[发明专利]一种船机用三效脱除NOx、CO和HC的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船机用三效脱除NO_x、CO和HC的催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理领域。 

背景技术

氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）是船用柴油机的主要污染物，其产生NO_x因形成酸雨等一系列的环境问题危害人类的生命安全和生存环境，其产生的CO、HC可直接危害人类的生命健康也越来越受到人们的重视。《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ中规定2016年实施的Tier3对NO_x排放要求将更加严格，欧盟制定的《商用内河船舶发动机排放控制标准》比IMO制定的控制标准更加严格，且对CO、HC等其它有害物质进行了排放限制。2008年我国颁布了《内河船舶法定检验技术规则修改通报》，根据船舶的不同，对内河船舶造成空气污染有了强制性。2009年公布了《防止船舶污染海洋环境管理条例》，法规中对NO_x排放限值参照了IMO公约。2012年6月12日世界卫生组织专家认定柴油机尾气与石棉、砒霜等物质一样，具有高度致癌性。船用柴油机尾气处理是现阶段急需解决的重点课题。 

1989年，MAN B&W公司在6S50MC船用二冲程柴油机上首次使用了SCR系统。Munters公司于1990年开始致力于船机SCR技术及产品研发。2005年，德国H+H环境与工业有限公司首批船舶SCR系统投入应用。2011年7月IMO第62届海洋环境保护委员会（MEPC62）上，选择性催化还原系统导则（SCR导则）获得了通过。国际上SCR系统研发如火如荼进行时，国内船用SCR系统研发基本处于空白状态。2001年，广船国际有限公司引进了西门子的SCR系统，在我国船舶建造中属首例。2004年和2010年，南京金陵船厂引进了Munters公司的船用SCR系统。除此之外，未见其它报导。 

船用SCR系统中，最核心的是催化剂。目前，国内外均无专门的船舶SCR催化剂生产厂商，SCR催化剂厂家生产的催化剂型号很多，多用于火电厂SCR系统，部分型号用于船舶SCR系统。目前，船舶SCR系统中催化剂多为V₂O₅(WO₃，MoO₃)/TiO₂体系催化剂。国内现有专利中，（CN102909003A）、（CN102764643A）、（CN102989467A）、（CN102125834B）四项专利均是以TiO₂为载体，并在活性组分V₂O₅中掺杂了其他元素，其成本昂贵，原料有毒，易把 HC氧化成CO，且CO极难脱除，产生二次污染。专利（CN100422515C）以烧结的碳化硅颗粒为支撑体，每一颗粒表面都有二氧化硅载体层，由钒的氧化物、钨的氧化物、金属钯为活性组分，能够同时脱除氮氧化物和含碳化合物，不足之处是催化剂价格昂贵，NO_x脱除效果不高。专利（CN1139428C）以氧化铝为载体，用K、La、Cu、Fe等化合物为活性组分，形成钙钛矿型催化剂，能够促进柴油机尾气中微粒和氮氧化物的互为氧化还原反应，但氮氧化物脱除效率不高。专利（CN101797518A）利用原位水热合成法将金属活性组分和SAPO-34分子筛直接合成负载到蜂窝状载体上，其所制得的整体式催化剂脱除NO_x活性高，循环稳定性好，但其分子筛的晶化时间太长，需7～10天。专利（CN1899997A）公开了一种在金属载体上制备玻璃陶瓷层，其有效提高催化剂的机械强度，不足之处是制备工艺复杂。专利（CN102008952B）以蜂窝陶瓷为支撑体，钛锆复合氧化物为载体，铈锡钨复合氧化物为活性组分，本发明很好的提高了催化剂的低中温脱硝活性，但协同催化脱除CO和HC效果差，抗SO₂中毒性能不够理想。 

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、无二次污染、成本廉价的船机用三效脱除NO_x、CO和HC的催化剂。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。