[发明专利]一种表面沉积型蜂窝状烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉烟气处理环保领域，具体地，本发明涉及一种表面沉积型蜂窝状烟气脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是引起酸雨、光化学烟雾等破环地球生态环境等一系列问题的主要空气污染物之一，也是目前大气环境保护中的重点和难点。我国大气污染物中90％以上的氮氧化物(NO_X)源于矿物燃料(如煤、石油、天然气等)的燃烧过程，其中70％来自于煤的燃烧，而火电及各种工业锅炉、窑炉用煤占全国燃煤的70％以上，因此人为NO_X排放的主要来源是火力发电厂及各种燃煤工业锅炉、窑炉。由于针对燃煤工业锅炉、窑炉的烟气NO_X排放控制技术还很不成熟，从2004年1月起实施的适用于单台65t/h以上发电锅炉的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)对火电厂NO_X的最高允许排放浓度设立了严格的标准规定。在2011年全国两会通过的“十二五”规划纲要中，氮氧化物的减排被列入约束性指标。燃煤烟气脱硝将是“十二五”期间国家控制火电厂污染物排放的重点领域。

氨气对氮氧化物的选择性催化还原(SCR)是目前最重要的一种烟气脱硝方法之一。95％的烟气脱硝采用该方法，其主要反应方程式为：

4NH₃+4NO+O₂＝4N₂+6H₂O     (1)

4NH₃+2NO₂+O₂＝7N₂+6H₂O    (2)

该技术的核心在于高效脱硝催化剂的开发。目前我国通过技术引进与自主创新已经基本掌握了中温钒钨钛配方催化剂的制备方法，其产能已经能满足现阶段我国重点区域电站锅炉烟气脱硝的需求。这类催化剂由钒钨钛氧化物组成，其质量分数约占80％以上，催化剂成本高。

此外，中国除燃煤电厂锅炉外，存在大量的工业燃烧设备，包括50多万台工业锅炉、18万台各种煅烧窑炉、年耗1.6亿吨煤的水泥回转窑、年耗7000万吨煤的烧结机等工业燃煤设备。工业燃烧设备区别于燃煤电厂锅炉，具有以下特点：1)锅炉容量通常小于100MW，安装SCR脱硝工程和催化剂成本高，将NOx控制在50mg以下，75MW供热锅炉的SCR脱硝催化剂的损耗在200元/h左右(按催化剂使用寿命3年计算)；2)在空气预热器与省煤器之间烟气温度低于燃煤电站锅炉烟气温度(300-400℃)，通常在250-350℃之间，不适合采用传统的中温脱硝催化剂进行脱硝；3)工业锅炉通常采用固定床、移动床或链条炉，其粉尘颗粒小且含量低(＜10g/m³)。随着环保意识的增强，针对工业锅炉燃烧烟气的NO_X的排放控制标准将会逐步建立并日益严格。

因此，鉴于以上国情，我国急需开发廉价的、可同时适用于燃煤电站锅炉烟气与中小型工业燃烧设备烟气脱硝的SCR催化剂。

上世纪90年代以来国内外学者对贵金属、金属氧化物、分子筛和碳基材料SCR催化剂进行了大量的研究，逐渐形成了以钒和锰为活性金属的脱硝SCR催化剂体系，如专利200910077934.4、200910087773.7和200810020426.8所揭示的催化剂，均具有很好的低温活性，但在SO₂和H₂O同时存在时(燃煤烟气环境)，极易失活。人们也采用了廉价的材料作为脱硝催化剂的基体，如专利201010100867.6、201010523591.2和200810112624.7中提到了采用矿渣添加粘结剂挤出制备蜂窝催化剂，进行了脱硝处理。Yang R.T.等提出了对膨润土进行钛柱撑后制备脱硝催化剂的方法，在7wt.％V₂O₅负载量的前提下，获得了较好的中温活性。但这些专利的制备方法均无法保证催化剂活性组分与活性载体之间的结合，因此导致催化活性偏低，而且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种表面沉积型蜂窝状烟气脱硝催化剂。

本发明的再一目的在于一种表面沉积型蜂窝状烟气脱硝催化剂的制备方法。