[发明专利]一种宽温高效无毒SCR催化剂制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种新型宽温高效无毒SCR催化剂的制备方法和应用，其通式为A_xFe_(3‑x)O₄，其中，x≤1，A为钛、镁、锰和镍元素中的一种或组合。本发明采用共沉淀法制备得到了宽温无毒铁基脱硝催化剂，降低成本的同时有效弥补了传统Fe基SCR催化剂脱硝效率不高、温度窗口较窄、稳定性能较差和选择性较差等缺陷。在温度在200~450℃，空速达到3,000~200,000 h^‑1且含有0~2700 mg/m³的SO₂和0～20%水蒸气的氮氧化物烟气条件下，该催化剂的脱硝效率稳定在90%以上，且N₂选择性稳定在95%以上，适用于火电厂、焦化厂等固定源烟气的氮氧化物排放控制。

技术领域

本发明涉及一种SCR催化剂及制备方法，具体地，涉及一种宽温高效无毒SCR催化剂及其制备方法，属于大气污染控制技术领域。

背景技术

中国是煤炭消费大国，2016 年煤炭消费量达3.779×10⁹ t，其中，约50%用于发电。煤电污染物排放以烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物（NO_x）为主。氮氧化物排放到大气中，会引起酸雨和光化学烟雾等问题，对环境、农作物生长和人类生产生活造成严重破坏。自2015年起，我国全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，严格控制工业源的氮氧化物排放量，例如“超低排放”要求火电厂氮氧化物排放量低于50 mg/m³，焦化行业氮氧化物排放量低于150 mg/m³等。因此，控制氮氧化物的排放任重道远。

选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，其反应机理都是以外加的氨气（NH₃）作为还原剂将烟气中的NO_x还原成无毒无害的氮气和水。NH₃-SCR具有高效选择性、经济性、脱硝效率高等特点，是实现氮氧化物超低排放的必要手段，其中核心脱硝催化剂性能决定了SCR技术的应用条件和范围。目前，V₂O₅-WO_x/TiO₂是当今商用最多的脱硝催化剂，活性温度窗口为300-400℃，热稳定性差，在高温区易将SO₂氧化为SO₃，活性组分钒有毒易对环境和人体健康造成危害。Fe基催化剂因其原料来源广、廉价、环境友好的特点引起人们广泛关注。然而，Fe基催化剂本身热稳定性较差，且低温活性较V基催化剂相差较远，存在脱硝效率不高、温度窗口较窄、稳定性能较差和选择性较差等缺陷，因此如何进一步提高其脱硝效率、拓宽温度窗口以及增强稳定性能和N₂选择性等是Fe基催化剂广泛使用必须解决的问题。

发明内容

本发明为了解决传统Fe基SCR催化剂所不具备的高脱硝效率、宽温度窗口和高稳定性以及N₂选择性性能，提供了一种新型宽温高效无毒SCR催化剂、制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供一种宽温高效无毒SCR催化剂，其通式为A_xFe_(3-x)O₄，其中，x ≤ 1，A为钛、镁、锰和镍元素中的一种或组合。

本发明还提供了上述宽温高效无毒SCR催化剂的制备方法，于包括以下步骤：

（1）向去离子水中依次加入A元素对应硫酸盐、硫酸亚铁和氯化铁中的一种或多种，搅拌0.5~3 h至完全溶解，样品煅烧后化学式为A_xFe_(3-x)O₄， A元素的加入量满足A_xFe_(3-x)O₄价态的要求；