一種低溫脫硝Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑制備方法及應用
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境催化凈化技術(shù)領域，涉及一種Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑的制備方法及其在低溫煙氣脫硝反應的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(N0X)作為一種重要的大氣污染物，是酸雨、光化學煙霧、臭氧層破壞以及霧霾天氣等環(huán)境問題形成的主要原因之一?？稍斐纱髿馕廴镜腘0X主要是N0和N0 2。在人體危害方面，N0與血紅蛋白的親和能力很強，是02與血紅蛋白親和能力的30萬倍，因此過多的N0吸入會導致人體的中樞神經(jīng)受損，引起痙攣和麻痹；另外，N0具有致癌作用，能夠?qū)毎至押瓦z傳信息的傳遞造成不良影響。N02對人體健康的主要影響是，強烈刺激人體呼吸系統(tǒng)，增加肺毛細血管的通透性，并因此引發(fā)胸悶、咳嗽、氣喘甚至肺氣腫等呼吸道疾?。粚θ梭w的心、肝、腎等臟器產(chǎn)生不良影響；刺激眼睛，誘發(fā)紅眼病等。
[0003]以氨為還原劑的選擇性催化還原(NH3_SCR)是目前應用最為廣泛的工業(yè)煙氣脫硝技術(shù)，然而基于V-W-Ti體系的商用催化劑的使用溫度普遍高于350°C，放置于省煤器之后，除塵和脫硫工藝之前。煙氣中通常含有較高濃度的粉塵、S02&及一定濃度的堿金屬、砷和汞等物質(zhì)，會對催化劑產(chǎn)生較強的堵塞、侵蝕和毒化作用，從而降低催化劑的使用壽命。此夕卜，現(xiàn)有鍋爐通常未預留脫硝空間，這同樣限制了 SCR技術(shù)的工業(yè)應用。低溫脫硝工藝(運行溫度低于150°C )要求催化劑具有更強的抗硫和抗水性能，因為低溫運行條件下順3與N0的競爭吸附以及催化劑表面硫酸銨形成以及由此引發(fā)的催化劑中毒現(xiàn)在將更為顯著?；诖?，開發(fā)新型高效、耐硫耐水的低溫脫硝催化劑對于延長催化劑壽命以及SCR脫硝技術(shù)的進一步工業(yè)推廣具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于低溫脫硝反應的蜂窩狀整體催化劑。本發(fā)明所述催化劑具有較高的低溫催化效果和較寬的操作溫度窗口，其在80-320 °C溫度區(qū)間內(nèi)的NOjf化率可穩(wěn)定保持在80%以上，同時該催化劑具有良好的抗硫和抗水性能，對煙氣空速變化不敏感，具有很高的工程應用價值。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]—種低溫脫硝Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑制備方法，步驟如下:
[0007](1)采用均勻共沉淀法制備Ni基復合氧化物粉體催化劑前驅(qū)體
[0008]將濃度為0.05-0.5mol/L的可溶性Ni鹽溶液、濃度為0.02-0.5mol/L的Μη鹽溶液、濃度為0.005-0.05mol/L的Cu鹽溶液、濃度為0.005-0.05mol/L的Fe鹽溶液、濃度為0.005-0.05mol/L的Co鹽溶液、濃度為0.005-0.05mol/L的Ce鹽溶液和濃度為
0.4-1.0mol/L的沉淀劑(尿素、氨水、NaOH其中的一種或兩種)混合均勻，可溶性Ni鹽溶液、Μη鹽溶液、Cu鹽溶液、Fe鹽溶液、Co鹽溶液、Ce鹽溶液的體積比為4?6:6?4:0.05?0.2:0.05?0.2:0.05?0.2:0.05?0.2，沉淀劑溶液與鹽類混合溶液的體積比為3/1?6/1 ;上述混合溶液于60-130°C溫度條件下攪拌，反應4-12h ;然后用去離子水將所得沉淀物離心、洗滌、干燥，即得Ni基復合氧化物粉體催化劑前驅(qū)體；所述的沉淀劑為尿素、氨水、NaOH中的一種或兩種混合；
[0009](2)將Ni基復合氧化物粉體催化劑前驅(qū)體、粘結(jié)劑和擴孔劑混合均勻并持續(xù)捏合
4-10h，其中Ni基復合氧化物粉體催化劑前驅(qū)體、粘結(jié)劑和擴孔劑的質(zhì)量比為0.75?0.90:
0.05?0.25:0.05?0.1 ;將捏合后得到的物料轉(zhuǎn)移至真空練泥機中脫去物料中的水分和氣體成分，采用蜂窩狀不銹鋼模具將練泥得到的泥段擠壓成型，制得蜂窩狀整體催化劑坯體；所述的粘結(jié)劑為擬薄水鋁石、氧化硅、稀硝酸中的一種或兩種以上混合，所述的擴孔劑為田菁粉；
[0010](3)將擠壓成型的蜂窩狀整體催化劑坯體于陰涼處自然風干后，在50-80°C溫度條件下烘干24h，之后將充分干燥的蜂窩狀整體催化劑坯體于300-600°C溫度條件下煅燒
4-8h，即得低溫脫硝Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑。
[0011]本發(fā)明所述低溫脫硝Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑應用于脫硝反應時，N0 濃度為 400-1500ppm，NH3濃度為 400_1500ppm，0 2含量為 5_20νο1.%，Η 20 含量為10-20vol.%, 302濃度為50-300ppm，模擬煙氣空速為3，000-20, 000h 1活性測試溫度為50-350 °C。
[0012]該整體催化劑可直接填裝，用于工業(yè)領域NO/污染的催化凈化。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014](1)本發(fā)明整體催化劑與V-W-Ti整體催化劑相比，本發(fā)明催化劑具有理想的低溫脫硝性能和較寬的反應溫度窗口，且其制備原料無毒無害，屬于環(huán)境友好型催化劑；
[0015](2)本發(fā)明整體催化劑具有良好的抗水和抗硫性能；
[0016](3)本發(fā)明整體催化劑制備工藝簡單，適合規(guī)?；a(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所制備的Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑的N0X轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所制備的Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑在80°C和120°C溫度條件下的抗水性能測試結(jié)果圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所制備的Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑在80°C和120°C溫度條件下的同時抗硫和抗水性能測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0021]實施例1:均勻共沉淀法合成Ni基復合氧化物粉體催化劑前驅(qū)體
[0022](1)稱取 686.0g Μη (CH3C00) 2.2H20、348.9g Ni (N03) 2.2H20、99.8gCu (CH3C00) 2.2H20、104.9g Fe (N03) 3.9H20、124.5g Co (CH3C00) 2.2H20、164.5gCe(NH4)2(N03)6，溶解于10L去離子水中，攪拌至溶液完全澄清，制得混合鹽溶液。稱取961.0g C0(NH2)2溶解于10L去離子水中，攪拌至溶液完全澄清。
[0023](2)將混合鹽溶液和C0(NH2)2溶液轉(zhuǎn)移至粉體催化劑制備反應器中混合均勻，并于60°C持續(xù)攪拌條件下反應5h，得到黃綠色產(chǎn)物。
[0024](3)用去離子水將黃綠色產(chǎn)物進行多次洗滌、離心，在70°C溫度條件下干燥12h，得到Ni基復合氧化物催化劑粉體前驅(qū)體。
[0025]實施例2:制備Ni基復合氧化物蜂窩狀整體催化劑
[0026](1)取240.0g實施例1中所合成的Ni基復合氧化物催化劑粉體前驅(qū)體與30.0