一种钒基液相催化剂及其制备方法

本发明涉及一种钒基液相催化剂，利用有机胺类对钒等金属含氧酸盐的萃取反应制备该催化剂，通过控制操作条件将水溶液中的含钒催化活性物质、助催化剂萃取到有机相中，熟化处理后制备为钒液相催化剂。所述催化剂对空气、水、酸均不敏感，热稳定性好，合成、循环、再生方法简单，易于工业化，并在烟气脱硝中显示出高接触面积、高催化活性。

1.一种钒基液相催化剂，其特征在于，所述催化剂的活性物质为有机钒化合物，所述催化剂载体为有机胺类和/或溶解于有机溶剂中的有机胺类，所述催化剂的相态为液相。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述有机钒化合物选自钒系含氧酸盐，优选钒酸盐、偏钒酸盐、焦钒酸盐、多钒酸盐中的1种或至少2种的组合，优选溶于水的钒系含氧酸盐中的1种或至少2种的组合，进一步优选钒系含氧酸的铵盐、碱金属盐中的1种或至少2种的组合，特别优选钒酸钠、偏钒酸钠、多钒酸钠、焦钒酸铵、偏钒酸铵、钒酸铵、偏钒酸钾、多钒酸钾中的1种或至少2种的组合，最优选偏钒酸钠；优选地，所述有机胺类选自碳数≥10的伯胺、仲胺、叔胺、季胺盐类中的1种或至少2种的组合，优选氯化三甲基烷胺类、三烷基叔胺类、脂肪烷基二甲基叔胺类中的1种或至少2种的组合，特别优选N263、N1923、TOA、7203、7301、12DMA、16DMA中的1种或至少2种的组合，最优选N263、N1923、TOA、Primene JM-T、7203中的1种或至少2种的组合；所述有机溶剂优选自在200-400℃范围内是液体，且沸点≥350℃的有机溶剂。
3.如权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂含有助催化剂，所述助催化剂为钼酸盐和/或钨酸盐；优选地，所述钼酸盐优选溶于水的钼酸盐，优选钼酸的铵盐、碱金属盐、镁盐和铊盐中的1种或至少2种的组合，进一步优选钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾、钼酸镁中的1种或至少2种的组合，特别优选钼酸钠；优选地，所述钨酸盐优选溶于水的钨酸盐，优选钨酸的铵盐和碱金属盐中的1种或至少2种的组合，进一步优选钨酸铵、钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂中的1种或至少2种的组合，特别优选钨酸钠。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的钒基液相催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钒系含氧酸盐、钼酸盐、钨酸盐溶于水溶液中，得到含钒水溶液；(2)将有机胺类溶于有机溶剂中，得到含有机胺的有机溶液；(3)将步骤(1)得到的含钒水溶液和步骤(2)得到的含有机胺的有机溶液充分混合，调节平衡pH值，萃取钒化合物至含有机胺的有机相中；(4)将含钒有机相经洗涤、脱水、熟化后，即得钒基液相催化剂。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述混合的方式选自搅拌、震荡、超声、射流混合中的1种或至少2种的组合，优选搅拌和/或震荡混合；优选地，步骤(3)所述的平衡pH值控制在3-9之间。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述洗涤为用水与有机相充分混合；所述脱水为除去有机相体系中的水层，优选采用离心分层脱水和/或静置分层脱水；步骤(4)所述熟化为低温静置熟化或高温静置熟化；优选地，所述低温静置熟化的温度为1-10℃；优选地，所述高温静置熟化的温度为85-105℃；进一步优选地，所述熟化时间为≥30小时，特别优选30-60小时，最优选48小时；优选地，本发明所用水均独立地选自自来水、去离子水、蒸馏水、二次蒸馏水或超纯水中的1种或至少2种的组合，优选去离子水。
7.一种烟气脱硫脱硝的方法，所述方法使用如权利要求1-3任一项所述的钒基液相催化剂。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法为直接向钒基液相催化剂通入反应气，进行反应；优选地，所述方法包括如下步骤：(1)将钒基液相催化剂在一定温度下通入惰性气体；(2)向钒基液相催化剂中通入反应气；(3)进行催化氧化反应，达到脱硫脱硝的目的。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述一定温度为80℃-200℃，优选90℃-150℃，最优选100℃；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的1种或至少2种的组合，优选氩气；所述通入惰性气体的时间≥20min；步骤(2)所述反应气的组分包括待处理的含有SO_x、NO_x污染物的烟气和稀释气，所述稀释气优选为氮气、惰性气体、空气中的1种或至少2种的组合；所述通入反应气的空速为5000-30000h^-1，优选8000-15000h^-1，最优选10000h^-1；步骤(3)所述催化氧化反应过程为反应气于一定温度下在催化剂中停留一定时间；优选地，催化氧化反应过程中，所述的一定温度为200℃-400℃，优选250℃-350℃，最优选300℃；优选地，催化氧化过程中，所述的一定时间≥0.5s。
10.如权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)之后对催化剂载体进行反萃实现再生循环利用。