[发明专利]一种促进硫酸氢铵分解的低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种促进硫酸氢铵分解的低温SCR催化剂及其制备方法。该催化剂以SiO₂‑CeO₂‑TiO₂复合氧化物为载体，以钒氧化物为活性组分，以钼氧化物为活性助剂。其优势在于相比较传统的钒钼钛催化剂，该催化剂可有效降低沉积在催化剂表面硫酸氢铵的热力学稳定性，增强硫酸氢铵的反应活性，进而促进沉积硫酸氢铵的分解，同时在150‑400^oC范围内具有更高NO_x转化率。本发明可以缓解硫酸氢铵沉积引起的催化剂中毒，适用于低温SCR脱硝领域。

技术领域

本发明涉及一种促进沉积在催化剂表面的硫酸氢铵分解的低温SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济社会的发展，能源消费逐年增加。根据国家统计局发布的《中国统计年鉴2017》，2017年我国的能源消费总量已达到44.9亿吨标准煤，煤炭占能源消费总量的比例长期维持在62%以上。可见，以煤炭为主导的能源消费结构在我国今后相当长的一段时间内都不会发生改变。总体上，中国煤炭利用的主导方式还是燃烧利用，集中电、热生产的燃煤电厂是煤炭最主要的最终去向。燃煤锅炉产生的烟气中包括氮氧化物（NO_x）、二氧化硫（SO₂）、细颗粒物（PM_2.5）、重金属和挥发性有机物（VOC_S）等污染物，其中氮氧化物是当前世界上主要大气污染物之一，在大气中的稳定形式有：NO、NO₂和N₂O。近年来，我国氮氧化物排放快速增长，2017年NO₂年均浓度比2016年上升3.3%。据预测，如不采取进一步控制措施，到2030年我国的氮氧化物排放量将超过3500万吨。

目前，燃煤电厂对氮氧化物NO_x排放的控制技术主要有燃烧中脱硝（低NO_x燃烧）和燃烧后脱硝（烟气脱硝）两种。其中NH₃法选择性催化还原（SCR）脱硝技术是目前电厂燃烧后脱硝技术中效率最高、技术工艺最成熟的技术，已在国内外的电厂得到了广泛的应用。V₂O₅-WO₃(或MoO₃) /TiO₂类催化剂是目前大规模商用的SCR脱硝催化剂，其中钒氧化物是主要活性组分，具有较高的脱硝效率。但是V₂O₅ /TiO₂类催化剂在脱硝的同时也促进部分SO₂氧化为SO₃。SO₃可与烟气中的NH₃、水蒸气反应生成NH₄HSO₄、(NH₄)₂SO₄等硫酸铵盐。当前我国火电行业面临灵活调峰的要求，在一些情况下机组负荷不得不低于50%以下，这使得经过SCR装置的烟气温度下降。当烟气温度低于硫酸铵盐的凝结温度时，硫酸铵盐即会沉积在催化剂上。沉积在催化剂表面的硫酸铵盐容易渗透到催化剂微孔内，导致微孔堵塞，一方面限制了NH₃、NO和O₂等反应物向催化剂微孔的扩散，另一方面阻碍了还原剂NH₃的吸附和活化过程，最终导致催化剂中毒失活，脱硝性能降低。因此，研发能促进沉积在催化剂表面的硫酸铵盐分解的低温SCR脱硝催化剂在环保与能源领域具有重要意义。