本發明專利技術公開了一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑及其制備方法。催化劑以TiO2為載體，采用溶膠凝膠法制備催化劑并添加改性物質對其優化改性：將抑制劑加入到無水乙醇和鈦的烷氧化物混合液中，為甲液。取可溶性錳鹽溶于乙醇溶液中，再加入可溶性鈰鹽，調節pH值，為乙液。向甲液中加入一定量的改性物質混合均勻，再將乙液均勻緩慢的滴加到劇烈攪拌的甲液中，經凝膠老化，烘干，焙燒，過篩，即制得Mn-Ce/TiO2低溫脫硝催化劑。本發明專利技術工藝簡單，利用此催化劑參與的SCR脫硝反應溫度在100-220℃的范圍內時脫硝效率高達55％-90％，能有效去除水泥窯尾除塵后煙氣中的氮氧化物。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大氣污染控制
，具體涉及一種低溫SCR脫硝的催化劑及其制備方法，適用于水泥窯尾除塵后煙氣的治理。
技術介紹
氮氧化物(NOx)是一種最為常見的大氣污染物，其對人體及動物有致毒作用，并參與形成光化學煙霧，會導致酸雨和酸霧的產生，能引起溫室效應，破壞臭氧層。SCR技術自發現之后經過60多年的發展，目前已經成為技術最成熟、應用最廣泛的煙氣脫硝技術，其指將氨或者烴類等具有較強還原能力的還原劑噴入到煙氣中，在催化劑的作用下將煙氣中的NOx轉化為無害的氮氣和水的一種脫硝技術，反應的還原劑以NH3最為常見。來自國家發改委的數據顯示，截至2010年年底，采用國內技術和裝備建設的新型干法水泥生產線已經達1300多條，4000t/d、5000t/d水泥熟料生產線占60％左右，總計800多條生產線。水泥行業是我國第三大氮氧化物排放源，約占總排放量的10％。水泥煅燒過程產生大量氮氧化物污染物，排放濃度大多在700mg/Nm3-1200mg/Nm3，每噸熟料約產生1.5kg-1.8kg氮氧化物。隨著國家對環境保護工作的重視程度不斷加強和《水泥工業大氣污染物排放標準GB4915-2013》的頒布實施，對水泥窯尾煙氣脫硝技術治理結果提出了更加嚴格的要求：窯尾NOx排放濃度不大于400mg/Nm3，重點地區執行NOx排放濃度不大于320mg/Nm3。脫硝效率較高的選擇性催化還原技術在燃煤電廠應用規模較大，而在水泥行業中應用較落后。從1976年日本Zosen公司的首次嘗試到1996年瑞士ELEX公司在多國進行相關實驗，多年來國內外的研究充分證明SCR技術應用在水泥窯爐煙氣脫硝領域的可行性。隨著技術的提高，工業排出的煙氣溫度越來越低，使用現有的V2O5催化劑則必須對排出煙氣加熱，這造成了極大的能源浪費。而應用于水泥行業的SCR技術多布置于高溫高塵段，由于煙氣溫度過高，粉塵含量大且CaO比重大，致使催化劑極易堵塞和中毒失活，使其使用壽命減短，成本加大。目前，水泥窯窯尾粉塵凈化可采用電除塵器、袋式除塵器和電袋復合除塵器，煙氣溫度控制在100-220℃的范圍。鑒于以上原因，開發低溫SCR催化劑，以使SCR裝置安裝在除塵裝置之后便具有非常重要的現實意義。公開號為CN204543995U的中國技術公開了一種水泥窯尾低溫煙氣SCR脫硝裝置，脫硝裝置布置在水泥窯尾收塵器之后，收塵后的煙氣與還原劑混合均勻后進入裝有催化劑的中溫脫硝裝置進行脫硝后排放至水泥窯尾排風機入口前的煙道上。這一技術為水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝催化劑的應用提供了有利條件。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，以錳鈰氧化物為活性組分，TiO2為載體，采用溶膠凝膠法制備Mn-Ce/TiO2催化劑，通過添加CTAB、Al2O3和SiO2對催化劑進行優化改良。根據本專利技術實施例提供的一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，包括下述步驟：1)將鈦的烷氧化物按照質量比為10:(10-50)的比例溶于無水乙醇中，再按照與鈦的烷氧化物質量比為(1-5):10的比例加入抑制劑，得到甲液；2)分別將蒸餾水、無水乙醇、可溶性錳鹽溶液、可溶性鈰鹽按照質量比為(1-5):(10-25):(1-5):(0.1-0.5)的比例混合，調節pH值至1-2，得到乙液；3)將步驟2)制得的乙液均勻緩慢的滴加到劇烈攪拌的步驟1)制得的甲液中，得到混合液，放置24-72h；將老化好的混合液放置于烘箱中80-150℃溫度下干燥12-48h，得到半成品；將上述半成品在馬弗爐中400-600℃焙燒3-6h得到催化劑顆粒，將其研磨過篩，選擇40-60目顆粒，制得低溫SCR脫硝的催化劑Mn-Ce/TiO2。優選地，所述鈦的烷氧化物為鈦酸正丙酯、鈦酸丁酯或異丙醇鈦；所述抑制劑為冰乙酸或濃硝酸；所述可溶性錳鹽為50％硝酸錳溶液、醋酸錳或氯化錳；所述可溶性鈰鹽為硝酸鈰或硫酸鈰。根據本專利技術實施例提供的另一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，步驟3)中，將乙液滴加到甲液之前，先將與鈦的烷氧化物的質量比為(1-5):10的比例將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入甲液中并混合均勻。根據本專利技術實施例提供的另一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，步驟3)中，將乙液滴加到甲液之前，先將與鈦的烷氧化物的質量比為(0.5-3):10的比例將Al2O3加入甲液中并混合均勻。根據本專利技術實施例提供的另一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，步驟3)中，將乙液滴加到甲液之前，先將與鈦的烷氧化物的質量比為(0.1-0.5):10的比例將SiO2加入甲液中并混合均勻。優選地，所制得催化劑Mn-Ce/TiO2參與SCR脫硝反應溫度在100℃時，催化劑脫硝效率達56％-65％；反應溫度在220℃時，催化劑脫硝效率達80％-90％，能有效去除水泥窯尾除塵后煙氣中的氮氧化物。根據本專利技術一種實施例制得的用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑，包括下述質量比的原料：鈦的烷氧化物10份；抑制劑1-5份；可溶性錳鹽1-5份；可溶性鈰鹽0.1-0.5份。根據本專利技術再一種實施例制得的用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑，包括下述質量比的原料：鈦的烷氧化物10份；抑制劑1-5份；可溶性錳鹽1-5份；可溶性鈰鹽0.1-0.5份；十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)1-5份。根據本專利技術再一種實施例制得的用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑，包括下述質量比的原料：鈦的烷氧化物10份；抑制劑1-5份；可溶性錳鹽1-5份；可溶性鈰鹽0.1-0.5份；Al2O30.5-3份。根據本專利技術再一種實施例制得的用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑，包括下述質量比的原料：鈦的烷氧化物10份；抑制劑1-5份；可溶性錳鹽1-5份；可溶性鈰鹽0.1-0.5份；SiO20.1-0.5份相對于現有技術，本專利技術提供的催化劑應用于水泥窯尾除塵后煙氣低溫SCR脫硝技術中。目前，水泥窯窯尾除塵后煙氣溫度可控制在100-220℃的范圍，本專利技術提供的催化劑有效的避免了現有的V2O5催化劑需對排出煙氣加熱的能源浪費，也避免了高溫高塵段，粉塵含量大且CaO比重大，致使催化劑極易堵塞和中毒失活，使用壽命減短，成本加大的問題。本專利技術提供的催化劑適用于水泥窯尾煙氣除塵后低溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：1)將鈦的烷氧化物按照質量比為10:(10?50)的比例溶于無水乙醇中，再按照與鈦的烷氧化物質量比為(1?5):10的比例加入抑制劑，得到甲液；2)分別將蒸餾水、無水乙醇、可溶性錳鹽溶液、可溶性鈰鹽按照質量比為(1?5):(10?25):(1?5):(0.1?0.5)的比例混合，調節pH值至1?2，得到乙液；3)將步驟2)制得的乙液均勻緩慢的滴加到劇烈攪拌的步驟1)制得的甲液中，得到混合液，放置24?72h；將老化好的混合液放置于烘箱中80?150℃溫度下干燥12?48h，得到半成品；將上述半成品在馬弗爐中400?600℃焙燒3?6h得到催化劑顆粒，將其研磨過篩，選擇40?60目顆粒，制得低溫SCR脫硝的催化劑Mn?Ce/TiO2。
【技術特征摘要】
1.一種用于水泥窯尾煙氣低溫SCR脫硝的催化劑的制備方法，其特征在于，
包括下述步驟：
1)將鈦的烷氧化物按照質量比為10:(10-50)的比例溶于無水乙醇中，再
按照與鈦的烷氧化物質量比為(1-5):10的比例加入抑制劑，得到甲液；
2)分別將蒸餾水、無水乙醇、可溶性錳鹽溶液、可溶性鈰鹽按照質量比為
(1-5):(10-25):(1-5):(0.1-0.5)的比例混合，調節pH值至1-2，得到乙
液；
3)將步驟2)制得的乙液均勻緩慢的滴加到劇烈攪拌的步驟1)制得的甲
液中，得到混合液，放置24-72h；將老化好的混合液放置于烘箱中80-150℃溫
度下干燥12-48h，得到半成品；將上述半成品在馬弗爐中400-600℃焙燒3-6h
得到催化劑顆粒，將其研磨過篩，選擇40-60目顆粒，制得低溫SCR脫硝的催
化劑Mn-Ce/TiO2。
2.如權利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈦的烷氧化
物為鈦酸正丙酯、鈦酸丁酯或異丙醇鈦；
所述抑制劑為冰乙酸或濃硝酸；
所述可溶性錳鹽為50％硝酸錳溶液、醋酸錳或氯化錳；
所述可溶性鈰鹽為硝酸鈰或硫酸鈰。
3.如權利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，
將乙液滴加到甲液之前，先將與鈦的烷氧化物的質量比為(1-5):10的比例將十
六烷基三甲基溴化銨CTAB加入甲液中并混合均勻。
4.如權利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，
將乙液滴加到甲液之前，先將與鈦的烷氧化物的質量比為(0.5-3):10的比例將
【專利技術屬性】
技術研發人員：閆東杰，劉穎慧，黃學敏，玉亞，周衛可，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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