[发明专利]一种炭基材料负载铈钨的中温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂及其制备工艺，适用于烟气温度为230～420℃的烟气脱硝。

背景技术

二氧化硫和氮氧化物是引起酸雨的主要气体污染物，其中氮氧化物还会导致光化学烟雾的产生。随着烟气脱硫技术的普遍推广应用，二氧化硫的排放量已得到有效控制，但是氮氧化物的排放量却并未得到有效控制。为满足可持续发展和环境保护的需要，近几年我国大力推进了氮氧化物的控制和治理，新的氮氧化物排放标准也呼之欲出。

氮氧化物根据来源可分为移动源和固定源，而固定源以各种燃煤锅炉排放为主，其主流的脱硝技术为选择性催化还原(SCR)脱硝技术。目前SCR脱硝技术已在欧、美、日等发达国家推广应用，是世界范围内应用最广、市场占有率最高、运行最稳定可靠的烟气脱硝技术。目前大多数SCR脱硝装置采用的是V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂，这类钒基催化剂活性温度窗口多集中在300～450℃。

SCR脱硝技术根据布置位置不同可分为高灰布置的SCR、低灰布置的SCR和末端布置的SCR。高灰布置的SCR装置位于省煤器和空预器之间，烟气温度多在300～400℃，因此V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂非常适用；末端布置的SCR装置位于除尘装置和脱硫装置之后，其烟气温度过低，早期欧洲和日本末端布置的SCR装置都需要对烟气进行再热，这种布置方式会导致成本大增；低灰布置的SCR装置位于除尘装置之后，这样布置方式能有效缓解灰分中的砷、碱金属和碱土金属等对催化剂的毒害，但是烟气温度较除尘之前会有下降，大部分情况下烟气温度并不在V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂的最佳工作温度范围内，导致脱硝效率不尽如意。因此在不对烟气再热的情况下，若选择最佳工作温度在低灰布置的SCR装置烟气温度范围内的催化剂(中温脱硝催化剂)，则可以有效延长催化剂的寿命，进而降低脱硝成本。

目前国内外关于中温脱硝催化剂的专利较少，申请号为200710121422.4的中国发明专利公开了用于氨选择性催化还原氮氧化物的铁钛复合氧化物催化剂，该催化剂可用于低灰布置的SCR脱硝装置。文献中(Catalysis Communications 12(2011)394-398)报道了氧化铈负载在活性炭纤维上具有良好的低温脱硝活性。本发明公开的是一种炭基材料负载铈钨的催化剂，该催化剂在250～400℃之间具有较高的活性和选择性，因此非常适用于低灰布置的SCR脱硝装置，该催化剂原料来源广泛、制备工艺简单，是一种很好的中温催化剂。

发明内容

本发明提供了一种具有良好活性和选择性的中温脱硝催化剂及其制备工艺，所述的中温脱硝催化剂以炭基材料为载体、铈的氧化物为活性物质、三氧化钨为助催化剂。

所述的中温脱硝催化剂的原料组成为炭基材料、水、铈的可溶性盐和钨的可溶性盐，各原料之间的摩尔比为：

炭基材料：1

水：10～1000

铈的可溶性盐：0.0001～0.1

钨的可溶性盐：0.0001～0.2

所述的炭基材料为活性炭、活性炭纤维或碳纳米管中的一种。所述的活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭或木质粉状活性炭中的一种，所述的碳纳米管为单壁纳米管或多壁纳米管。

上述催化剂的制备工艺包括以下步骤：

(1)炭基材料的纯化处理及表面活化处理：用质量分数为60％～90％的浓硝酸浸泡炭基材料，并在70～90℃的恒温水浴中搅拌2～10小时，然后用去离子水冲洗至pH为6～7，最后在60～150℃下烘干；