[发明专利]一种蜂窝状氨法选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜂窝状氨法选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气环境的主要污染物之一，是酸雨的主要来源之一，对环境会造成严重的破坏，对人类而言，氮氧化物属于有毒有害气体，人体直接吸入，会损坏中枢神经和肺部组织，大气中的NOx在一定条件下还会生成毒性更大的光化学烟雾，造成植物枯死和人群死亡。氮氧化物主要来自于车辆废气、火力发电站和其他工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程，以燃料燃烧过程中产生的数量最多，约占30％以上，其中70％来自于煤炭的直接燃烧。以NH3为还原剂的选择性催化还原(SCR)方法是目前烟气脱硝的最有效的方法，其主要采用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，该类催化剂上个世纪七八十年代在国外已经开始产业化生产，具有良好的活性和抗水和SO2性能。

目前商用V₂O₅-WO₃/TiO₂类SCR脱硝催化剂主要有三种形式：蜂窝式，平板式和波纹板式。平板式及波纹板式催化剂是在金属支撑表面涂上一定厚度的活性物质，金属支撑件没有催化活性，所以其持久性和抗磨损性能较差；同时由于在实际应用时受限于层高的规格，灵活性不足，每个框架内两层催化剂设置，为以后的更换带来一定不便。蜂窝式催化剂具有均匀的物理化学结构，具备较强的抗中毒能力和耐磨性，从而使用寿命较长，且挤出式的生产工艺使其具备体积与性能相匹配的能力，需要多长就可按需切割。而且，由于催化剂的主要事故一般由积灰的燃烧引起，蜂窝式催化剂由于全部由陶瓷性的活性材料制成，不会助燃，安全可靠；平板式和波纹板式催化剂带有金属架构，发生火灾时会导致整个催化剂的破坏。

2005年中国东方电气集团东方锅炉(集团)股份有限公司和德国KWH合资建立成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司，全套引进德国KWH公司的技术和设备。国外公司的介入导致了我国技术和设备上的不自主，造成在经济权利上的被动，会打压中国国内环保企业的成长，而我国尚没有工业化的自主知识产权的钒基脱硝催化剂。因此加快研究本国自主知识产权的脱硝催化剂，成为中国各环保企业和科研单位亟待解决的重大问题。

目前国内已申请的关于脱硝催化剂的专利有数十种之多，中国专利申请号CN03122008.8的专利公开了一种蜂窝状结构体的挤出成型性优良的、由二氧化钛和/或钛复合氧化物的粉末构成的蜂窝状废气处理催化剂用原料以及使用该原料的、具有有机卤化合物的高分解活性和高脱氮活性的催化剂。在300℃，空速为10000hr^-1的情况下，脱硝效率最好达到95％，但是该专利公布的该种脱硝催化剂的TiO₂粉末制备工艺复杂，对载体TiO₂粉末的性质要求较为苛刻。中国专利申请号200710097827.9的专利公开了一种用于火电厂烟气SCR脱硝中的钛基催化剂及制备方法。该催化剂以80～99％的TiO₂和1～20％的硅铝氧化物为载体，挤制为蜂窝体，然后以浸渍的方法在蜂窝体表面涂覆活性成分V₂O₅和WO₃。由于是表面涂覆，所以钒负载量较高，且耐磨蚀性能差。

发明内容

本发明的目的在于，根据国内现状，提供一种制备工艺相对简单，强度高，脱硝活性高的蜂窝状脱硝催化剂及其制备方法。

本发明提出的蜂窝状氨法选择性催化还原脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂以TiO₂为载体，V₂O₅为活性成分，WO₃为助催化剂。

上述催化剂载体TiO₂以锐钛矿型TiO₂为原料，比表面积在90m²/g左右，含量为催化剂重量百分含量的80％。

上述催化剂的活性组分V₂O₅以偏钒酸铵的形式加入，含量为催化剂重量百分含量的0.1％-5％，助催化剂WO₃以仲钨酸铵的形式加入，含量为催化剂重量百分含量的1％-20％。

上述催化剂在制备过程中加入粘土、甲基纤维素、聚环氧乙烷、硅溶胶、玻璃纤维、单乙醇胺等各种助剂。

本发明提出的蜂窝状氨法选择性催化还原脱硝催化剂，其特征在于，催化剂制备过程包括如下步骤：