[发明专利]一种去除焚烧烟气中NOx的催化剂其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可去除燃煤电厂、冶金工业、垃圾焚烧等高温过程中排放的二NO_X的催化剂及其制备方法。 

背景技术

我国是以燃煤为主的发展中国家，随着经济的快速发展，燃煤造成的环境污染日趋严重，特别是燃煤烟气中的NO_X，对大气的污染已成为一个不容忽视的问题。我国火电厂锅炉NO_X年排放量从1987年的120.7万吨～150.6万吨，增加到2000年的271.3万吨～300.7万吨。根据美国宇航局资助的CHINA-MAP项目，通过PAINS-ASIA模式检测了中国29个地区的污染物排放情况，结果表明，如果不加以控制，预计到2020年NO_X的排放将增加到2660～2970万吨。鉴于此。2003年，我国颁布了《火电厂大气污染物排放标准》对火电厂烟气中的NO_X排放质量浓度最高限制为450mg/m³，严于650mg/m³的现行标准(对III时段300MW机组)。 

选择性催化还原法(SCR)具有高效性和实用性，已成为脱除NO_X领域的研究热点。SCR装置可以直接布置在锅炉之后(高灰分烟气段布置)，也可布置在电除尘器之后(低灰分烟气段)或烟气脱硫装置(尾部烟气段)之后。高灰段布置优点为从省煤器来的烟气在进入催化反应器之前不需要再加热，缺点是这段烟气含有燃烧过程中产生的所有飞灰和SO₂，可使催化剂出现活性降低、寿命缩短的问题。低灰段布置虽没有粉尘的影响，但SO₂的存在会引起同样的问题。尾部烟气段布置和前两种布置方式相比，进入SCR装置的烟气中粉尘和SO₂的含量都很小，催化剂可在干净的环境下运行，故使用寿命延长(高粉尘型为5年左右，尾部烟气型为10年左右)，而且便于布置。但是，由于目前成熟的SCR商业催化剂的运行温度一般在300～400℃，大量的烟气需要加热，造成成本增加。国际上大多数燃煤电站SCR都采用高灰段布置，我国目前已建成或在建的SCR装置也都采用高灰段布置。要开发低灰段SCR系统，研制具有低温活性的催化剂是关键。 

催化剂的研究一直是SCR技术的研究热点。催化剂成本较高，大概占SCR总投资成本的15％～20％。SCR法脱硝催化剂按活性组分的不同可分为贵金属、金属氧化物和离子交换沸石分子筛三种。贵金属催化剂主要有Pt、Pb、Rh、Ru等。将这些贵金属负载在Al₂O₃等不同的载体上制成的催化剂在NO_X选择性还原过程中表现出很高的活性，而且使用温度较低(低于300℃)，但由于贵金属催化 剂成本高，难以推广应用。金属氧化物催化剂是催化剂研究领域最具吸引力的方向，以美国的Bosch为代表的学者对纯氧化钒(不用载体)和各种氧化物(Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SiO₂等)作载体担载的氧化钒的活性进行了多方面的研究。结果表明，由于锐钛矿型TiO₂和氧化钒之间具有良好的亲和性，表现出的活性和抗SO₂毒性最好。最近的研究发现，锰氧化物具有较好的低温活性，成为一个研究的热点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种去除焚烧烟气中NO_X的催化剂其制备方法。 

本发明的去除焚烧烟气中NO_X的催化剂，是以碳纳米管(CNTs)和二氧化钛为载体，以锰的氧化物以及氧化铈为双元活性组分的催化剂，催化剂中活性组分占催化剂总质量的5～50％，碳纳米管占总质量的3～20％。 

上述锰的氧化物为Mn₂O₃和MnO₂。氧化铈为CeO₂。所说的NO_X为NO和NO₂。 

制备去除焚烧烟气中NO_X的催化剂的方法，可以采用以下三种方法，溶胶凝胶法，溶剂热法、或者共沉淀法。其中， 

1.溶胶凝胶法包括以下步骤： 

1)将CNTs超声分散在乙醇中，同时加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，超声振荡，得A液，CNTs∶乙醇∶十六烷基三甲基溴化铵的质量比为2～10∶200～700∶1；