[发明专利]一种耐硫低温选择性催化还原氮氧化物催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐硫低温选择性催化还原氮氧化物催化剂的制备方法，属于材料制备及废气处理技术领域。

背景技术

燃煤锅炉烟气的NO_x污染控制一直是人们关注的热点，目前已发展了选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)等脱硝技术用于控制NO_x排放(热力发电，2006，35(11)：59-60，64；电力环境保护，2006，22(6)：37-39)，并已有相对成熟的技术投入使用。然而不同于燃煤锅炉烟气，钢铁行业的烧结烟气很难直接采用SNCR或SCR技术加以处理，因为首先：烧结烟气温度较低(＜150℃)难以达到SNCR方法的窗口温度(＞800℃)，也明显低于SCR方法的窗口温度(＞300℃)；因此常见的SNCR和SCR催化体系不能有效发挥作用。这些因素决定烧结烟气急需低温下活性较高的新型催化剂进行NOx的脱除处理。

目前，我国燃煤电厂的烟气处理也非常需要低温(＜250℃)的SCR催化剂。其原因如下：由于能源短缺，我国燃煤电厂不得不使用各地复杂的煤种，这导致燃煤锅炉烟气的含尘量和SOx含量都较大，所以很多企业不得不把SCR脱硝工段放置在烟气脱硫装置之后，目前半干法和湿法脱硫工艺在我国的应用比例巨大，这些工艺在脱硫后使烟气温度降得很低，而且含水量大大增加，难以使用常见的V-W-Ti的SCR催化体系进行脱硝处理，因此很多工厂都先将烟气重新加热至350℃左右，再用常见的V-W-Ti催化剂进行脱硝，这耗费了大量的能源，而且设备的复杂性也有所提高，因此能在低温下使用的SCR催化剂对这些工况非常必要。此外我国常见的小型水泥窑和玻璃窑炉经常排放温度低于250℃的含NOx烟气，这也对低温SCR催化剂提出了迫切的需求。

低温SCR催化剂是当前SCR技术研究的热点，已经有很多低温SCR催化剂的配方被报道，其中包括贵金属催化剂、Mn系催化剂、分子筛催化剂、稀土催化剂等，其中贵金属催化剂成本较高，难以大规模应用，Mn系催化剂的低温性能很好，但耐水性和耐硫性不佳，分子筛催化剂的低温活性需要提高，稀土催化剂是目前非常有潜力的催化体系，刘海弟发表了制备Cr/Ce二元氧化物新型低温SCR催化剂的方法(一种低温选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法-200910080836.6)，其起活温度甚至低于100℃，但该催化剂的耐硫性尚待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有SCR技术中的催化剂体系难以在低温下发挥作用而且耐硫性能较低的缺点，制备一种能在100～300℃之间使用且具有高耐硫性的高效SCR催化剂，从而可以在较低温度区间内有效催化NH₃和NO_x生成N₂的反应，并能够耐受体系中SO₂的干扰，为处理我国常见的低温含NOx废气提供一种新型脱硝催化剂。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：一种耐硫低温选择性催化还原氮氧化物催化剂的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：将柠檬酸、偏钒酸铵、可溶性铈盐和可溶性铬(III)盐溶于水中，柠檬酸和偏钒酸铵的摩尔比例为3∶1～1∶1，偏钒酸铵和铈元素的摩尔比为0∶1～1∶1，铬元素和铈元素的摩尔比例为2∶1～1∶10，溶液中总金属离子的浓度为0.01mol/L～2mol/L，然后将多孔载体浸入该溶液中进行浸渍，浸渍饱和后将载体取出烘干并灼烧，将浸渍、烘干、灼烧的步骤进行1～6次，灼烧过程是在空气中进行，在400～600℃下持续2～5hr，最终得到负载有钒-铬-铈三元氧化物的催化剂；本发明中，所述方法中的铬元素和铈元素的摩尔比优选1∶1～1∶9；所述方法中的偏钒酸铵和铈元素的摩尔比优选0∶1～0.5∶1；所述方法中的铈盐选自硝酸铈、硫酸铈、氯化铈、硝酸铈铵、乙酸铈和柠檬酸铈当中的任意一种或任意几种的混合物；所述方法中的铬盐选自硝酸铬(III)、硫酸铬(III)、氯化铬(III)、甲酸铬(III)、乙酸铬(III)、柠檬酸铬(III)和酒石酸铬(III)当中的任意一种或任意几种的混合物；所述方法中的多孔载体是堇青石多孔陶瓷载体，其孔径在1mm～10mm之间，其比表面积在160～2000m²/m³之间。