[发明专利]高耐硫中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境催化材料领域，特别涉及一种高耐硫中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

电厂锅炉、工业锅炉、工业窑炉的氮氧化物(NO_x)排放量一直居高不下，NO_x对酸雨的贡献呈现逐年上升趋势，最新监测表明，全国酸雨正由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变。面对日益严峻的NO_x大气污染形势，我国已提出“十二五”期间降低10％NO_x排放量的约束性指标。随着锅炉烟气脱硝技术(如煤粉炉低氮燃烧、SNCR、SCR及其组合技术)的成熟应用及工程的稳步推进，玻璃、陶瓷等工业炉窑排放的NO_x污染权重日渐突出。环保部于2010年、2011年相继发布了《陶瓷工业污染物排放标准》(GB25464-2010)、《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB26453-2011)，这些标准对相关炉窑烟气NO_x排放实施严格限值，使得玻璃、陶瓷等工业炉窑烟气减排压力巨大。

以NH₃为还原剂选择性催化还原(SCR)固定源(如火力发电厂)排放的NO_x是目前工业应用最为广泛的脱硝技术，但SCR法还存在一些缺陷，如催化剂活性温度范围较窄(300～450℃)、易生成N₂O、催化剂寿命较短、成本高等。而工业窑炉(如玻璃、陶瓷等)烟气存在灰飞含量高、NO_x和SO₂浓度高、烟温偏低(200～300℃)、波动较大等特点，在此工况下，传统的V₂O₅WO₃(MoO₃)/TiO₂商用催化剂(最佳操作温度在350℃左右)活性低、耐硫差，已不适合窑炉烟气脱硝。为了适应新的环境标准和工业需求，填补工业窑炉SCR脱硝技术空白，研制适用于中低温(200～300℃)高硫(1500～3000mg/m³SO₂)烟气环境下高效脱硝催化剂显得尤为重要。

以W、Mo、Ce等氧化物作为主要活性组分的中温SCR催化技术研究较多，此类SCR催化剂中W、Mo含量高，因而制造成本较高，且SCR活性温度范围一般在300～450℃。有关200～300℃烟气SCR催化剂的研究较少，中国专利200810156971.X采用溶胶负载制备了TiO₂-ZrO₂-Al₂O₃-CeO₂复合氧化物，在NO 700ppm，NH₃700ppm，O₂5％，空速5000h^-1，200～300℃条件下，NO转化率达90％以上，但没有提及SO₂影响的实例；中国专利申请200810227322.4采用共沉淀法制备了一种以Fe-O-Ti氧化物形式存在的SCR催化剂，在NO 500ppm，NH₃500ppm，O₂5％，250℃条件下，NO转化率达95％以上，但存在耐硫性差的问题，通入少量SO₂(100ppm)后经过30h活性降到60％；中国专利200710191987.X采用浸渍法制备V₂O₅/TiO₂催化剂，在NO 300ppm，NH₃360ppm，O₂5％，210℃条件下，NO转化率达93％，但是高钒脱硝催化剂存在氧化SO₂成SO₃的问题，SO₃、水和NH₃生成硫酸盐并沉积在催化剂表面，降低催化剂活性和寿命，同时SO₃严重腐蚀管道设备，增加设备成本。因此以上中低温SCR催化剂还存在一定的局限性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高耐硫中低温脱硝催化剂。

本发明的另一目的在于提供所述的高耐硫中低温脱硝催化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的高耐硫中低温脱硝催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐硫中低温脱硝催化剂，包括以下组分：钒元素(V)、钴元素(Co)、铁元素(Fe)和钙镁复合氧化物载体；