[发明专利]一种抗H2O、SO2和碱金属化毒害的烟气脱硝多元催化剂

说明书

本发明涉及一种抗H₂O、SO₂和碱金属化毒害的烟气脱硝多元催化剂，属于多元金属氧化物功能材料技术领域。本发明提供了一种Fe‑Ce‑Ni‑Zr/TiO₂五元金属复合氧化物催化剂。本发明采用的多元脱硝催化剂，具有较宽的脱硝温度窗口(180‑300℃)以及较好的低温脱硝活性(90％以上)，尤其是抗H₂O、SO₂和碱金属化毒害能力较强。

技术领域

本发明涉及多元金属氧化物功能材料技术领域，具体涉及一种抗H₂O、SO₂和碱金属化毒害的烟气脱硝多元催化剂，尤其涉及一种用于SCR烟气脱硝的多元催化剂及其制备方法。

背景技术

煤炭在我国国民经济建设中占据着绝对的主导作用，且长期占我国一次能源消费总量的比例接近甚至高于70％。在我国煤炭消费中，80％煤炭被用作动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力。但煤炭是一种低品位化石燃料，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。据统计:在我国煤燃烧排放的CO、CO₂、SO₂、NOX和粉尘占总燃料燃烧排放量的比例依次为71％、85％、90％、70％和70％。

虽然我国对二氧化硫和粉尘的控制已取得明显成效，而相比于二氧化硫和粉尘等污染物排放总量的降低，氮氧化物排放总量却正在快速增加，据专家预测，按照目前的发展趋势，若不采取有效控制措施，到2030年氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必给我国生态环境和国民经济造成巨大伤害。同时，氮氧化物对我国酸雨污染的贡献也呈上升趋势，酸雨中NO3-浓度明显增加，我国部分地区的酸雨污染正逐渐由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变。并且，氮氧化物还具有很强的温室效应。因此，控制氮氧化物的排放，尤其控制燃煤火电厂氮氧化物的排放是大势所趋。

近年来，在多种燃煤火电厂脱硝技术中，选择性催化还原(Selective catalyticreduction，SCR)，因其脱硝效率高，相对性价比高，己成为当前我国燃煤火电厂脱硝的主流技术。选择性催化还原(SCR)脱硝主要是指在催化剂的作用下，还原剂(燃煤火电厂脱硝还原剂主要为尿素和NH₃，“有选择性”地与烟气中NOX反应，生成无毒、无污染的氮气和水。

目前，我国燃煤电厂所使用的SCR脱硝催化剂均为钒钨钛系列，大都需要进口或者引用国外技术，因此SCR催化剂的初装成本和更换费用都很高。而由于脱硝温度较高(300～400℃)，只能将SCR装置布置于省煤器和空气预热器之间。但此处烟气中存在大量飞灰，含有碱金属，砷和汞等物质，不可避免地侵蚀和毒化催化剂，导致催化剂容易失活，使用寿命不长，而且烟气中成分复杂，也容易造成催化剂中毒，导致寿命衰减；同时，钒钨钛系列催化剂中钒组分易流失，会对环境和人体造成严重伤害。因此，催化剂已成为制约我国推广应用SCR脱硝技术、控制燃煤火电厂氮氧化物排放的主要因素。

因此，研究无毒、脱硝性能良好、脱硝温度窗口宽、成本廉价的SCR脱硝催化剂，尤其是脱硝温度低，抗中毒能力强的用于烟气脱硝的催化剂，在我国具有重要的现实应用意义，已成为业内一线研发人员普遍关注的焦点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于烟气脱硝的多元催化剂及其制备方法，尤其是一种用于SCR烟气脱硝的催化剂，本发明采用的多元脱硝催化剂，具有较宽的脱硝温度窗口以及较好的低温脱硝活性，尤其是H₂O、SO₂和碱金属化毒害能力较强。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于烟气脱硝的多元催化剂，具体为一种Fe-Ce-Ni-Zr/TiO₂五元金属复合氧化物催化剂。其中，

元素Fe/Ti的摩尔比为(0.1～0.7)：1；

元素Ce/Ti的摩尔比为(0.05～0.8)：1；