[发明专利]一种低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温脱硝催化剂及其制备方法，尤其涉及一种抗SO₂和H₂O中毒的低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，单纯的低氮燃烧技术已无法满足现行的排放标准要求。目前，对固定源NOx最有效的控制措施就是以NH₃为还原剂的选择性催化还原技术（SCR），其中，催化剂是该项技术的核心。目前，大规模应用的SCR催化剂是以V₂O₅作为活性组分，TiO₂作为载体，再加入WO₃或者MoO₃作为助催化剂的中高温催化剂，它只有在温度高于300℃时才有较高的活性，所以一般只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间。但是现有的锅炉在该位置大多没有预留脱硝空间，因此给SCR工艺的应用带来了很大的困难。此外，在该工艺段的烟气中含有高浓度灰尘，灰尘中还有碱金属、砷和汞等会对催化剂产生毒害作用的物质，影响其脱硝效率和使用寿命。另外，V₂O₅是一种剧毒性物质，会对人体和环境造成一定影响。

我国的工业窑炉（玻璃窑炉、水泥窑炉等）排放的氮氧化物也占到国内氮氧化物排放量的很大一部分，是仅次于火电厂的排放源，而工业窑炉的烟气温度相对较低，大多在150-250℃之间，需要具有低温脱硝活性的催化剂。因此，研究开发具有低温脱硝活性的SCR催化剂将具有很好的市场前景和现实意义。低温脱硝技术可以将反应器直接安装在除尘甚至脱硫装置之后，便于和我国的现有的工业锅炉系统相匹配，同时可以避免烟尘对催化剂床层的磨损、堵塞以及毒害；另外，还能避免烟气的重复加热、节约运行和锅炉的改造成本。

低温SCR 催化剂在国内外的研究和开发中，技术上相对还不成熟。目前国内外已经出现了少量低温SCR 催化剂，如共沉淀法制备的MnOx/CeO₂催化剂，溶胶-凝胶或共沉淀制备的MnOx/TiO₂等。低温SCR催化剂在不含SO₂和H₂O的烟气中往往具有良好的反应活性，而在实际情况中，经过除尘脱硫装置后烟气仍然含有H₂O和SO₂，低温SCR催化剂在这种条件下易中毒失活，也有报导在这其中加入助催化剂，以提高对烟气中SO₂和H₂O的抗毒能力。

CN101879452A公开了一种锰基低温脱硝催化剂及其制备方法，步骤一、将硝酸锰、硝酸铁、结晶四氯化锡和硝酸铈常温溶解于水中，搅拌形成透明溶液；步骤二、配得碳酸铵溶液，滴加入到步骤一所配置的溶液中，加热搅拌得到浆液；步骤三、将浆液超声浸渍，然后抽滤，得到滤饼，然后用去离子水清洗；步骤四、将滤饼干燥、焙烧，得到锰基低温脱硝催化剂MnFeSnCeOx催化剂。该催化剂在80～250℃范围内，在300ppm的SO₂条件下，NOx的净化效率达71-100%。CN103143346A公开了一种以凹凸棒石为载体，以锰为主催化剂、添加助催化剂成分K、Mg或Ce氧化物制得低温催化剂，在0-800ppm的SO₂条件下，NOx的去除率较高。但是，上述专利制备的催化剂只适用于仅SO₂存在下的脱硝效果，并未涉及SO₂和H₂O同时存在下催化剂的脱硝效果。

CN102716752A公开了一种低温SCR脱硝催化剂的制备方法，是将偏钒酸铵、过渡金属盐类和钛钨粉溶解于水中，并经过干燥和煅烧制备得到低温SCR脱硝催化剂。该发明制备的催化剂在300ppm SO₂和10%水蒸气含量条件下，150-250℃条件下NOx的去除率在38-72%，能够在150-250℃之间保持良好的氮氧化物脱除率和抗水抗硫性能。但是，该发明制备的催化剂属于钒钨系催化剂，偏钒酸铵经过煅烧以后变为V₂O₅，V₂O₅是一种剧毒物质，在生产、使用过程中会产生严重污染。