[发明专利]一种宽温度烟气脱硝催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中的氮氧化物控制技术领域，特别涉及一种宽温度烟气脱硝催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)是全球大气污染主要污染物之一，引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题，严重影响人们的生存环境和生活质量，引起了世界各国的广泛关注。针对固定源和移动源燃烧排放，各国制定了日益严格的排放标准。氨气选择性催化还原技术(NH₃-SCR)以NH₃作为还原剂，已经广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉、柴油车尾气等NOx的脱除，其中，V₂O₅-WO₃/TiO₂是应用广泛的商业SCR催化剂，活性温度窗口为300-400℃。与发达国家不同，中国有30％工业锅炉的尾气排放温度为150-300℃，例如，垃圾焚烧炉、供暖锅炉、水泥窑和烧结窑等；且电厂锅炉低负荷工作时，烟气出口温度通常低于300℃，利用现有的商业催化剂进行脱硝无法满足排放标准。由于这一原因，来自这些工业锅炉低温烟气中的NOx实际上没有得到有效脱除和监管。

但这样的排放问题已经不容忽视，我国已经制定了愈来愈严格的排放标准，2012年1月1日开始实施《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，国标规定，2014年7月1日起，现有火力发电锅炉的NOx最高允许排放浓度限值为100mg/Nm³。值得注意的是，更新和取代这些具有高NOx排放量的燃煤工业锅炉代价很高，并不现实。因此，为了降低上述工业锅炉的NOx排放量，一种可行的解决方案是开发具有宽工作温度窗口、低成本的SCR脱硝催化剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种宽温度烟气脱硝催化剂的制备方法及其应用，采用钛白粉或钛钨粉为载体，有机钒化合物为钒前驱体，通过机械球磨法和特殊热处理方法制备得到宽活性温度窗口的氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)催化剂粉体；该催化剂适用于宽温度(200-500℃)的烟气条件，获得高脱硝率，同时不使用溶剂和其他添加剂，更加绿色环保，有效降低生产成本，是一种更利于工业化生产的脱硝催化剂制备技术。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种宽温度烟气脱硝催化剂的制备方法，采用有机钒化合物为钒前驱体，钛白粉或钛钨粉为载体，通过机械球磨法和热处理制备。

所述有机钒化合物为草酸氧钒、乙酰丙酮氧钒中的一种或两种。

所述载体钛钨粉中三氧化钨的含量为3-10wt.％。

所述脱硝催化剂的活性组分为五氧化二钒。

所述钒前驱体的用量以所能产生的五氧化二钒计，保证五氧化二钒在催化剂中的含量为1-10wt.％。

所述制备步骤具体如下：

步骤一：将载体和钒前驱体初步混合，然后加入球磨罐中进行球磨，球磨30-120min，转速20-80转/min；

步骤二：经热处理得到宽温度脱硝SCR催化剂粉体，所述热处理是指干燥、焙烧，程序如下：

(1)干燥：至于烘箱内110℃下干燥8h；

(2)马弗炉中焙烧：

快速升温，室温下10℃/min快速升温至110℃；

慢速升温，以2℃/min慢速升温至300℃；

快速升温，以10℃/min快速升温至500℃，并在500℃保温4h；

最后，随炉冷却，得到宽温度脱硝SCR催化剂成品。

本发明制备所得宽温度烟气脱硝催化剂可应用于固定源烟气氮氧化物脱除。应用时，反应条件最好为：温度150-450℃，常压，空速60,000h^-1，烟气浓度：NO 500ppm，NH₃ 400或500ppm，O₂ 5vol.％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用有机钒化合物作为催化剂制备的钒前驱体，催化剂表面的钒表面原子浓度更高、聚合态钒物种较多以及钒氧化物的还原温度更低，获得具有更高低温脱硝活性、优异的抗硫抗水中毒性能的SCR脱硝催化剂。

2.本发明的宽温度脱硝催化剂对传统钒钨钛催化剂体系改动不大，但采用机械球磨法，活性和抗硫抗水中毒性能明显提高，提供了一种绿色、高效率、低成本、操作简单的SCR脱硝粉体催化剂的制备技术。