[发明专利]一种用于燃煤烟气同时脱硝脱汞的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种用于燃煤烟气同时脱硝脱汞的催化剂及其制备方法和用途，该催化剂包括载体和活性组分，载体为F掺杂二氧化钛，活性组分为V₂O₅(五氧化二钒)，所述催化剂的比表面为60‑80m²/g，以催化剂的质量为100wt.％计，所述活性组分V₂O₅的质量为所述催化剂质量的0.5～5wt.％；F的摩尔量为二氧化钛的摩尔量的0.5～5at.％。该催化剂制备方法简单，通过一步焙烧即可得到；用于燃煤烟气中NO_x和Hg⁰的同时去除活性较好，不仅节约了对现有装置的改造成本，而且减少了对大气的污染，具有较高的工业应用价值。

技术领域

本发明属于资源与环境技术领域，涉及一种用于燃煤烟气同时脱硝脱汞的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

煤炭在我国能源结构中所占比例高达75％，我国每年的煤炭消耗量在20亿吨左右，其中70％以上用做燃煤发电，燃煤烟气中含有多种污染物，其中的重金属汞因为其持久性、易迁移和高度生物富集性等特点，对人类和生态环境产生极大危害。

燃煤烟气中的汞以三种形式存在：零价汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)、颗粒态汞(Hg^p)。其中，Hg^p易被除尘装置脱除；Hg²⁺具有水溶性因此可以通过湿法烟气脱硫装置去除；而Hg⁰由于其难溶于水和高挥发性从而难以通过现有的污染物控制设施得到同步的脱除，因此将Hg⁰氧化成Hg²⁺从而借助湿法脱硫系统进行脱除是一种经济有效的汞控制手段。

V₂O₅是一种广泛应用于脱除燃煤烟气中NO_x的催化剂，近年的研究表明，其对烟气中的零价汞有一定的氧化能力，能够部分的将Hg⁰氧化成Hg²⁺，但是氧化作用较弱。另一方面，研究表明向TiO₂中掺杂F原子，使F原子替代TiO₂晶格中部分的O原子，能够增加TiO₂表面的氧空位，从而使得在反应过程中TiO₂表面能够产生更多的活性氧，从而提高TiO₂的催化氧化能力。

目前，国内有关烟气同时脱硝脱汞催化剂专利报道较少。现有专利中，CN102294248A公开了一种同时脱硝脱汞的锰铁复合氧化物催化剂，以TiO₂为载体，以MnO₂-Fe₂O₃为活性组份的催化剂，催化活性高，但是催化剂的活性温度窗口不高从而限制了其工业应用。CN104415766A公开了一种燃煤电站烟气脱硝脱汞复合催化剂及其制备方法，该发明的复合催化剂对烟气中的NOx有较高的去除率，但制备工艺复杂，需要对硅藻土进行多次改性，同时由于需要引入硼酸盐玻璃和增塑剂等，成本较高。CN103657636A公开了一种同时脱硝脱汞的板式催化剂及其制备方法，将活性成分涂覆在骨架上，可实现同时脱硝脱汞，但是催化剂缺乏稳定性，在高空速下运行，活性组分容易脱落。CN103480371A公开了一种同时脱硝脱汞催化剂及其制备方法和应用，通过将含钌物质、钛基脱硝催化剂与双氧水混合接触，将接触后的混合物干燥或不干燥后进行焙烧，所得催化剂比单一功能的钛基催化剂的NOx的脱除效率明显提高，且Hg⁰的氧化效率很高，但是该专利采用贵金属作为活性组分，成本较高，且对烟气纯净程度具有较高要求，在高温脱硝脱汞反应中容易中毒，对恶劣运行工况适应性差。