[发明专利]一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用。

背景技术

氮氧化物主要来自工业生产的燃料燃烧（占人类总排放量的90％）和交通运输燃料燃烧的排放，还有部分来自硝酸厂、硫酸厂、氮肥厂、燃料厂、药厂等使用硝酸的企业的排放，是造成大气污染的主要污染源之一。随着我国工业化进程不断加快，NO_X污染日趋严重。在2010年颁布的火电厂大气污染物排放标准（征求意见稿）中，国家规定对位于重点地区内新建、改建和扩建的燃煤电厂，执行200mg/m³的排放浓度限值。同时“十二五”期间我国将加大节能减排力度，增加脱硝（NO_X脱除）这一约束性硬指标。

选择性催化还原（SCR）脱硝因效率高、技术成熟，是目前国内外应用最为广泛的技术。但其所用的催化剂均为剧毒的V-Ti体系，且使用温度范围为310~410℃。若低于310℃，其还原剂氨（或尿素）易与烟气中的SO₂产生硫酸氢铵毒化催化剂、堵塞管道。但国内现有锅炉产生的烟气经过省煤器后，温度大多降到130℃以下。因此，研制国内自主创新的低温、高效、抗中毒的脱硝催化剂有十分重要的意义。

现有的关于低温烟气脱硝催化剂的专利中，（CN 101676019A）、（CN 101069855A）、（CN 1724149A）以及（CN 101468314A）在低温下均具有很高的脱硝活性。其中中国专利（CN 101676019A）公开的催化剂是以铈的氧化物作为活性组分，以二氧化钛作为载体，加两种或两种以上变价金属作为催化剂助剂，另外加入硅的氧化物来增加催化剂的强度。该催化剂在180℃时脱硝效率为90%以上，200℃时的活性接近100%。专利（CN 101069855A）公开的催化剂是采用中孔分子筛等作为载体，杂多化合物作为活性组分。该方法制备的催化剂在150℃时脱硝率可达到92%以上。专利（CN 1724149A）公开的催化剂以锰的氧化物为活性组分，二氧化钛为载体，另加入两种或两种以上变价金属铁或铜或钒或铈或铬的氧化物作为催化剂助剂。该催化剂在100℃时SCR活性在95%以上，120℃时的活性接近100%。专利（CN 101468314A）公开的催化剂以氧化钒为活性组分、氧化钛为载体。该催化剂在200℃以上NO脱除率为90%。其中专利（CN 101069855A）所述的催化剂载体及活性组分原料价格均较为昂贵；专利（CN 1724149A）所述的催化剂活性好但活性温度窗口较窄，其只有到100℃以上才具有好的SCR脱硝活性；专利（CN 101468314A）所述的催化剂添加有剧毒成分氧化钒，生产与回收利用环节均会对造成环境造成危害。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开的一种烟气脱硝催化剂因采用了与上述催化剂不同的活性组分，以及载体和助催化剂的组合，与现有的催化剂相比，具有制备方法简单，抗中毒性能好、对环境无二次污染，活性温度窗口宽且活性起始温度低等优点。

本发明提供的烟气脱硝催化剂，包括载体和催化活性组分，其中，上述催化活性组分为锰钴铈复合氧化物，上述锰钴铈复合氧化物中锰、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~1:0.1~1。

优选地，上述载体为蜂窝陶瓷、分子筛、活性碳纤维、硅藻土、陶瓷板或金属合金。

优选地，上述催化活性组分的质量为上述载体质量的10%~25%。

作为优选的技术方案，上述的烟气脱硝催化剂，还包括助催化剂，上述助催化剂为铁、铜或硅的氧化物中的一种或两种以上任意组合。

优选地，上述锰钴铈复合氧化物中锰元素与助催化剂的摩尔比为1:0.1~1 ；上述催化活性组分和上述助催化剂的总质量为载体质量的15%~30%。

本发明提供一种制备上述的烟气脱硝催化剂的方法，包括如下步骤：

(1)取催化剂活性组分前驱体：可溶性锰盐、可溶性钴盐和可溶性铈盐，其中锰、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~1:0.1~1，均匀溶解于体积等于载体的总孔体积的去离子水中，滴加氨水调节溶液pH值为7；

(2) 将载体在质量百分比浓度为5%~20%的柠檬酸、稀盐酸或稀硝酸水溶液中浸泡24~48h，取出后烘干，然后将载体浸于步骤(1)得到的溶液中，静置24h后，干燥；

(3)将步骤(2)制备好的样品在空气中焙烧，焙烧温度为500~800℃，焙烧时间控制为4~8h，冷却后即完成催化剂的制备。