[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

NO_x是形成酸雨、光化学烟雾和大气臭氧层破坏的主要污染物。“十二五”期间已明确要求需对NO_x实现总量控制。2012年实施的《火电厂大气污染物排放标准》，要求NO_x排放限值为100mg/m³。因此，如何有效的脱除烟气中的氮氧化物成为迫切需要解决的问题。目前的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）利用氨等还原剂，通过催化剂的作用，有选择性将废气中NO_x还原转化为对大气无害的N₂和H₂O，具有选择性好和效率高等特点，成为目前应用最广泛的烟气脱硝技术。

脱硝催化剂是SCR技术的核心，由于电厂、工业锅炉等烟气量大，脱硝催化剂一般采用整体式结构。CN101380543A公开了一种烟气脱硝复合催化剂，该催化剂以铝基或硅基陶瓷为第一载体，硅铝复合氧化物为第二载体，铈锆复合金属氧化物为活性组分。 CN101961656A公开了一种脱硝催化剂，该催化剂以负载有TiO₂-SiO₂涂层的堇青石蜂窝陶瓷为载体，活性组分为V₂O₅、WO₃、MoO₃、SO₄^2-中的两种以上的混合。 CN102008952A公开了一种脱硝复合氧化物催化剂，该催化剂以蜂窝陶瓷为载体，以Ti-Zr复合氧化物为载体涂层，以锡铈钨复合氧化物为活性组分。CN101357328A公开了一种脱硝催化剂，该催化剂以硅基陶瓷为载体，活性SiO₂为第二载体，氧化铈添加适量过渡金属为活性组分。以上专利中均是直接在陶瓷载体上负载第二载体，且第二载体为SiO₂涂层或TiO₂涂层，均采用相应的硅溶胶或者钛溶胶来制备。因蜂窝陶瓷比表面积较低，且硅溶胶或者钛溶胶中硅钛含量低，因此载体涂层负载量低，稳定性差。

 CN102240543A公开了一种CeO₂-ZrO₂脱硝催化剂，该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体，负载活性组分为CeO₂-ZrO₂，再在活性组分涂层上负载Nb₂O改性组分涂层。该催化剂直接在堇青石上负载活性组分，堇青石载体比表面低，因此活性组分负载量低。CN1593752A公开了一种用于电站烟气SCR脱硝的催化剂。该催化剂在堇青石蜂窝上负载Al₂O₃为载体涂层，负载V₂O₅和WO₃为活性组分。CN101234345A公开了一种脱硝催化剂，该催化剂以铝基陶瓷为载体，活性Al₂O₃为第二载体，CeO₂添加适量金属氧化物为活性组分。CN101053838A公开了一种脱硝催化剂，该催化剂以堇青石为载体，负载Al₂O₃涂层后，再负载CuO为活性组分。以上专利虽先在堇青石载体表面负载Al₂O₃涂层，增大表面积，但负载第二载体涂层或者直接负载活性组分，催化剂载体成分单一，抗毒化性能差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种脱硝催化剂及其制备方法，本发明脱硝催化剂涂层负载量大，牢固度高，具有良好的脱硝活性、稳定性和抗毒化性能，反应温度窗口宽，制备工艺简单，适用于工业应用。

本发明脱硝催化剂，以预处理的堇青石蜂窝陶瓷为基体，基体表面依次有硅铝涂层、复合涂层和活性组分，以催化剂总重量计，催化剂中含有堇青石蜂窝陶瓷80wt%~90wt%，硅铝涂层2wt%~9wt%，复合涂层3wt%~10wt%，活性组分0.01wt%~15wt%，活性组分为Mn和Fe；以元素计，Mn、Fe的质量比为1:1~10:1；其中以硅铝涂层总重量计，硅铝涂层中含有二氧化硅10wt%~50wt%，氧化铝50wt%~90wt%；其中以复合涂层总重量计，复合涂层中含有二氧化钛40wt%~80wt%，ZSM-5分子筛 5wt%~35wt%，助剂10wt%~40wt%；其中助剂选自氧化铈、氧化锆或氧化镧中的一种或几种。