[发明专利]一种基于天然锰铁矿石的SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染技术领域，更具体地说，涉及一种基于天然锰铁矿石的SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，随着能源生产和消耗的日益增长，传统的矿物燃烧引发的环境问题日益严重，尤其是燃煤电厂在发电的同时燃烧煤炭所产生的大量氮氧化物(NO_x)对环境造成了极大的污染。氮氧化物的排放不仅可以引起酸雨，还会造成光化学烟雾、低空臭氧，对环境及人体造成了严重的危害。现如今，对NO_x的控制方法主要分为两类：一类是诸如低NO_x燃烧器的燃烧技术改进方法；另一类就是在尾部加入烟气脱硝装置，例如SCR技术。

SCR技术的原理是通过还原剂在适当的温度并有催化剂存在的条件下，将氮氧化物转化成空气中天然含有的氮气和水，SCR技术由于反应温度区间较低，脱硝效率高而得到了广泛应用。其中，催化剂是SCR技术的核心，其性能的好坏直接关系到了整体脱硝效率的高低。当前应用较为广泛的催化剂主要是以TiO₂为载体，V₂O₅作为主要活性物质，辅以WO₃等增加活性的中温催化剂，这种催化剂具有脱硝效率高，稳定性好的特点。但使用上述催化剂同时存在如下缺点：一是催化剂制备成本较高；二是催化剂制备条件较为严格，不易控制；三是受催化剂活性温度窗口的影响，SCR脱硝反应器往往需要布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高温(300～400℃)、高尘段，操作温度较高且控制严格，催化剂容易发生堵塞和中毒现象，从而导致其活性下降，使用寿命较短。此外，由于我国现有电厂烟气脱硫、除尘后的温度偏低，通常为120～240℃，因此，现有脱硝催化剂就不适合我国的实际情况，不能用于进行充分、有效的脱硝。更为重要的是上述钒钛氧化物催化剂中的钒是毒性较大的重金属元素，在催化剂制备、催化反应器安装、失效后的处理和处置过程中都会对人体健康和环境造成很大危害。

因此，开发低温催化剂可以使反应在较低的温度下进行，不但可以减少能耗反应、降低成本，还可以考虑将SCR脱硝反应器放置在ESP(电除尘)之后，从而降低或完全排除SO₂对催化剂的影响，防止催化剂堵塞和中毒现象的发生，节约成本。

经检索，目前关于低温脱硝催化剂的开发和制备的专利报道已有相关公开。

如，中国专利申请号为：200810120648.7，申请日为：2008年08月29日，发明创造名称为：以氮掺杂活性炭为载体的低温SCR催化剂及其制备工艺，该申请案是以氨气灼烧法制 备的氮掺杂活性炭为载体，通过浸渍负载Mn、V、Fe、Co、Cu金属元素氧化物中的一种作为活性组分，从而在一定程度上提高了以活性炭为载体的低温SCR催化剂的脱硝活性，拓宽了催化剂的活性窗口。又如，中国专利申请号为200710056741.1的发明专利公开了一种用于锅炉低温烟气的SCR脱销的催化剂及制备方法，该申请案是以活性炭纤维为载体，采用浸渍法，在其上负载锰和铈氧化物的催化剂成分MnO/CeO₂，从而在一定程度上提高了催化剂在低温下的脱硝效率。综上，以活性炭为载体制备的催化剂由于活性炭载体具有较大的比表面积而有利于活性组分的分散，并且具有一定的抗SO₂性能，但活性炭在活化再生过程中的高温烧灼现象过于严重，从而导致催化剂损耗过大，不适于工业推广应用。