[发明专利]一种用于烟气脱硝的无钒脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于烟气催化净化技术领域，涉及一种用于烟气脱硝的催化剂及其制备方法。

背景技术

由氮氧化物(NO_x)引起的臭氧和酸雨等环境污染问题日益突出，如何有效地消除NO_x已成为目前环保领域中的重要课题。

氨气选择催化还原法(NH₃-SCR)是脱除烟气中NO_x效率最高，应用最为广泛的脱硝技术，该技术的核心是催化剂的研究。目前商用的NH₃-SCR催化剂，主要是V₂O₅-TiO₂或V₂O₅-WO₃(MoO₃)-TiO₂。该类催化剂在350～400℃表现出较高的NO_x去除率和良好的抗硫性能。但是，该催化剂在实际使用中仍存在一些问题：活性组分V₂O₅的前驱物毒性一般非常大，对人体和环境都具有毒害作用；催化剂的制备条件较为严格不易控制；操作温度窗口较窄，且控制严格，不适合我国现有电厂烟气脱硝；V₂O₅对于SO₂向SO₃具有较高的转化率，使生成的SO₃与逃逸的NH₃及烟气中的水蒸气反应生成NH₄HSO₄，在低于其露点(300～320℃)时易凝结在设备和管道上造成堵塞和腐蚀。因此，需要开发一种在较宽的温度窗口范围内具有优良的NO_x脱除效果和抗硫中毒能力的无钒催化剂。

专利号为200910087773.7的专利文件公开了一种低钒脱硝催化剂，该催化剂在200～450℃范围内具有高于90％的NO_x转化率，但该催化剂含有少量的钒元素，对环境和人体仍具有一定的危害作用。申请号为200910145015.6的专利文件公开了一种低温选择催化还原脱硝催化剂，该催化剂采用纳米锰氧化物为活性组分，在较宽的温度窗口范围内(200～350℃)其NO_x转化率保持在80％以上，但该专利并未考察其在含硫气氛中的脱硝表现。申请号为200910219534.2的专利文件公开了一种铈基脱硝催化剂，该催化剂以CeO₂-WO₃为活性组分，在250～450℃范围内表现出了良好的脱硝活性和抗硫性能，但该专利所考察的二氧化硫浓度偏低(仅为100ppm)，限制了该催化剂的应用范围。由此可见，如何在保持催化剂较宽的操作温度窗口和较高抗硫中毒性能的同时，提高催化剂制备与使用过程中的安全性，是上述脱硝技术能否广泛应用的关键问题。

发明内容

本发明的目的，是克服现有的脱硝催化剂操作温度窗口窄，对人体和环境具有一定毒害作用等缺点，制备一种在较宽的温度窗口范围内具有优良的NO_x脱除效果和抗硫中毒能力的无钒催化剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于烟气脱硝的无钒脱硝催化剂，其特征在于，催化剂的成分包括CeO₂、Fe₂O₃、TiO₂，该三种成分的质量百分比为：CeO₂ 2～50％，Fe₂O₃ 0.5～10％，TiO₂ 40～97.5％，该三种成分质量比之和满足100％。

上述催化剂中CeO₂为主活性组分、Fe₂O₃为助剂、TiO₂为载体，其组成可表示为：CeO₂-Fe₂O₃/TiO₂。

制备上述催化剂时，CeO₂以硝酸铈的形式加入，Fe₂O₃以硝酸铁的形式加入，TiO₂以锐钛矿型二氧化钛的形式存在，其具体步骤包括：