[发明专利]结构化烟气脱硝催化剂的制备方法、所制备的催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构化脱硝催化剂的制备方法、所制备的催化剂及其应用。具体地，本发明涉及一种高机械强度、高催化活性且低SO₂氧化率的板式结构化V₂O₅/TiO₂基烟气脱硝催化剂的制备方法、所制备的催化剂及其在脱除烟气中的氮氧化物中的应用。

背景技术

氮氧化物NO_x(即硝)排放造成的酸雨现象和光化学烟雾给生态环境和人类健康带来很大危害，早已在全球范围内引起关注。硝的来源有固定源，包括燃煤/燃油/燃气锅炉、硝酸工业等；以及移动源，其主要是汽车尾气，其中固定源NO_x占其排放总量的70％以上。固定源NO_x控制技术有NO_x分解法、选择性非催化还原NO_x(SNCR)法、选择性催化还原NO_x(SCR)法，其中SCR法被证明是最有效的方法，应用最为广泛。

国外经过20余年的工业实践，确立了以V₂O₅/TiO₂为核心组分的SCR催化体系。由于燃煤烟气量大、粉尘多、允许压降低，脱硝催化剂必须采用结构化形式，日本专利JP1317545A发展了挤出成型法规模生产蜂窝V₂O₅/TiO₂基催化剂的技术。国内关于V₂O₅/TiO₂基烟气脱硝催化剂的制备已有较多研究报道，但尚无形成成熟的制备技术，如南京理工大学曲虹霞的博士学位论文(2004)考察了颗粒状V₂O₅/TiO₂催化剂制备和及其用于脱硝的反应条件，Ye等人在Catal.Today(78(2003年)：第159页)中对堇青石涂覆TiO₂或TiO₂+Al₂O₃后负载V₂O₅催化剂的制备工艺进行探索与表征；朱崇兵等在中国电机工程学报(29(2007年)：第45页)报道了蜂窝V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的制备工艺及其效果评价。

上述公开的蜂窝催化剂的确解决了烟气量大、允许压降低的问题，但抗尘能力仍显不足。因此，一些国外公司研发了更易抗尘的板式结构化V₂O₅/TiO₂基催化剂。板式结构化催化剂还可克服蜂窝体挤出过程中成品率低的缺点，废催化剂易于回收利用。日本专利JP2284630A公开了一种板式催化剂的制备技术，即将催化剂粉体(V₂O₅∶WO₃∶TiO₂＝4∶10∶86)与硅溶胶混合形成泥料，然后涂覆于Cr-Ni网上，干燥后在200℃下热处理。中国专利CN101428215A近期也公开了一种板式V₂O₅/TiO₂基烟气脱硝催化剂的制备方法，该方法选用聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素的混合物为粘结剂，首先将钛粉、粘结剂、助剂等固体物料混合，然后将含钒和钨的草酸溶液与固体混合粉料混合，搅拌后得到泥料，最后将泥料刮涂至不锈钢网上、辊压，干燥、340～480℃焙烧得到催化剂。众所周知，聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素于250℃左右将完全分解留下空隙、非凝胶化的TiO₂粉之间的结合力差，因此催化剂的机械强度低。另外，从工业应用方面看，控制SO₂氧化率(低于1％)也是脱硝催化剂研发的重要方面，但CN101428215A并未予以考虑。

基于上述技术问题，本发明将通过改进催化剂配方和制备工艺，从而提供一种高机械强度、高催化活性且低SO₂氧化率的板式结构化V₂O₅/TiO₂基催化剂的制备方法。

发明内容

本发明既解决现有板式催化剂的机械强度差、催化活性低且SO₂氧化率高的技术问题，又解决蜂窝状结构化催化剂成品率低、废旧催化剂难以回收的难题。