[发明专利]一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的催化剂，特别涉及一种用于固定源烟气中氮氧化物催化净化的锰钒复合氧化物催化剂。

背景技术

NO_x的来源分为自然源和人为源，其中自然源包括火山爆发、森林大火、雷电等自然活动产生的NO_x，人为源则包括煤、石油等化石燃料燃烧以及硝酸、氮肥和染料等工业生产过程中产生的NO_x。在人为源NO_x排放中，以燃煤电厂烟气为代表的固定源NO_x占据了大约60％的排放份额。因此，对固定源NO_x进行净化处理极为重要。

固定源NO_x排放的控制方法，可分为燃烧前处理、燃烧过程优化以及燃烧后处理。燃烧后处理中的选择性催化还原(SCR)具有去除效率高、成本低等优点，得到较多的关注。

SCR技术是指在催化剂存在的条件下，向烟气中喷入NH₃、尿素或其他还原剂，使其选择性地与NO_x反应生成N₂，而不与O₂发生非选择性氧化，从而达到降低NO_x还原温度、提高NO_x净化效率的目的。将NH₃-SCR技术应用于固定源NO_x的催化去除是20世纪70年代在日本首先发展起来的，并在美国以及欧洲等国家和地区被广泛应用。目前工业应用的催化剂为V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，在中温段(350-400℃)具有优异的NO_x净化效率和抗SO₂中毒性能。但是由于其温度窗口较高，需要安装在燃煤锅炉的空气预热器和除尘器之前。

在我国，由于大多数锅炉配置了空气预热器、除尘器和脱硫装置，在现在的锅炉装置后面布置SCR系统，在工程实施上有很大困难，会带来经济上的巨大损失。并且，烟气中粉尘和SO₂含量很多，容易发生粉尘对SCR催化剂的冲刷和堵塞以及大量SO₂氧化生成SO₃或硫酸，毒化催化剂降低催化效率并腐蚀管路，造成SCR催化剂更换频繁，增加运行成本。工业化应用的钒基催化剂除了温度窗口高之外，其操作温度窗口较窄，在烟气温度过高或过低时均会造成脱硝效率的下降，高温时还有N₂O大量生成。因此，基于我国大多数燃煤工业锅炉烟气排放的特点，非常有必要开发适合我国国情的低温(＜250℃)NH₃-SCR催化剂体系。

发明内容

为了解决现有NH₃-SCR催化剂体系低温活性差、高温N₂选择性低、温度窗口窄等缺点，本发明的目的在于提供了一种新型的锰钒复合氧化物催化剂，可用作固定源烟气脱硝NH₃-SCR催化剂。

本发明所述制备方法为沉淀法。

本发明所述催化剂中锰元素和钒元素的摩尔比为0.2～5.0；

本发明所述沉淀法包括如下步骤：

(1)将锰盐、钒盐配成混合溶液；

(2)在搅拌条件下加入沉淀剂，发生沉淀反应；

(3)对步骤(2)得到的混合体系进行固液分离、洗涤，得到滤饼；

(4)将步骤(3)得到的滤饼干燥、焙烧，即得到锰钒复合氧化物催化剂。

本发明步骤(1)所述的锰盐为可溶性锰盐，优选氯化锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种或至少两种的混合物，例如氯化锰，硝酸锰/硫酸锰，氯化锰/硝酸锰/硫酸锰，硝酸锰等，进一步优选硫酸锰和/或硝酸锰；

所述钒盐是偏钒酸铵；

进一步地，步骤(2)所述沉淀剂为碳酸钠、氨水、氢氧化钠、碳酸钾，优选碳酸钠、氨水；

进一步地，步骤(3)所述固液分离为过滤、离心分离、沉淀、重力沉降或离心沉降；优选过滤、离心分离；所述过滤为抽滤、压滤、真空过滤、离心过滤、真空抽滤、膜过滤或超滤。所述过滤以不改变混合体系的固有性质为准。

进一步地，步骤(3)所述洗涤采用去离子水洗涤，洗涤次数优选1～5次，进一步优选2～4次，最优选3次。