[发明专利]稀土基脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及氮氧化物后处理净化领域，公开了稀土基脱硝催化剂及其制备方法和应用。制法包括：(1)将废弃脱硝催化剂进行粉碎和筛分，并加入强碱溶液进行热碱处理，得到钛渣；(2)将所述钛渣与浓硫酸进行酸解反应，得到酸解含钛滤液；(3)将所述酸解含钛滤液与碱液接触进行反应，得酸性反应产物并过滤，得到含钛滤液；(4)将所述含钛滤液、可溶性稀土盐、含有M元素的可溶性盐和均相沉淀剂混合，并进行均相沉淀，得到催化剂初料；(5)将所述催化剂初料与水、粘结剂、润滑剂、造孔剂、可选的表面活性剂和可选的结构助剂进行混炼、挤出、干燥和煅烧，得到稀土基脱硝催化剂。催化剂具有较高的稳定性、催化活性、抗硫性强、不含有毒物质Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;。

技术领域

本发明涉及氮氧化物(NO_x)后处理净化领域，具体涉及稀土基脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国主要以煤炭作为主要能源结构，其燃烧向大气环境中排放大量的氮氧化物(NO_x)，是造成区域性灰霾、酸雨等污染事件的重要前体物，是我国最主要的大气污染物之一。2012年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》中规定新建火电机组NOx排放量要达到100mg/Nm³。

火电厂烟气脱硝装置的核心是脱硝催化剂，通常占初期投资的30～40％。我国火电装机容量大，截至2016年火电装机容量达10.5亿千瓦，投运烟气脱硝的机组已占我国煤电机组容量的93％以上。脱硝催化剂一般寿命为3年左右，从2015年开始每年都有大量的废催化剂更换下来，到2018年，每年更换的废旧SCR脱硝催化剂将达到25万立方米。失效的脱硝催化剂已于2014年被国家列为“危险废物”目录，如果不加以适当的处理，不仅造成巨大的浪费，还会严重地污染环境。

催化剂经过多次再生后，强度已经不能满足继续再生的要求，因此，脱硝催化剂最终的处置方式将是资源化回收利用。据统计，2017年开始，全国每年需要回收的催化剂量将至少达到6万立方米。

CN103962189A公开了一种废旧SCR催化剂回收方法、回收清洗液及其制备的催化剂，其中利用异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂和氢氟酸制成的清洗液将废旧蜂窝式SCR催化剂进行清洗；通过将废旧蜂窝式SCR催化剂进行破碎、清洗、研磨，并与二氧化钛、三氧化钨、玻璃纤维、五氧化二钒混合，得到新鲜催化剂，实现了废旧催化剂的循环利用。但是由于五氧化二钒有毒，脱硝催化剂在使用过程中对会人体健康和生态环境产生严重危害。因此，开发环境友好、性能优异的无毒催化剂具有重要的意义。

CN105618162A公开一种废弃钒钨钛基催化剂的回收再利用方法，依次采用第一清洗液和第二清洗液对废弃钒钨钛基脱硝催化剂进行清洗，干燥和焙烧，优选地，将焙烧后的回收料进行粉碎。虽然该方法实现了废旧催化剂的循环利用，但是仅通过清洗和粉碎工艺，无法完全清除残留在回填粉料内部的中毒物质，且内部的微孔结构和比表面积无法恢复，进而造成新制备催化剂的品质下降，使用寿命降低。此外，该种方法废旧催化剂的回填量有限，无法得到大规模应用。

CN104841496A公开了一种废气SCR烟气脱硝催化剂的回收利用方法，先将废气催化剂进行表面除灰和切段；切段后的催化剂进行除尘和清洗了清洗完成后的催化剂用酸溶液浸泡，除去其中的碱金属等杂质元素；酸浸后的催化剂采用碱溶液浸泡，除去其中的砷等杂质元素；将处理后的催化剂进行干燥，磨细。该方法虽然可以实现废旧催化剂的资源化利用，但是其先对脱硝催化剂进行酸解会溶解TiO₂为TiOSO₄，但同时也会导致V₂O₅溶解为VOSO₄，进而造成TiOSO₄水解后的偏钛酸吸附大量的V⁴⁺离子，影响最后二氧化钛的纯度，而且使催化剂中含有有毒的五氧化二钒。