[发明专利]一种用于低温烟气脱硝的蜂窝状SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮氧化物治理技术领域，具体涉及一种低温下催化活性较高的蜂窝状SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是实现多环境目标统筹管理和全面改善大气环境质量的关键污染物，可导致酸沉降、引发光化学烟雾、加快温室效应，会严重危害人体健康。目前我国的NOx排放总量已经超过1800万吨，如果不对其采取有效的控制措施，预计未来十年我国NOx排放量将迅猛增长，到2020年将达到3000万吨以上，届时无疑会成为世界第一大NOx排放国。

在众多的烟气脱硝方法中，选择性催化还原(SCR)技术是目前发达国家采用最多的烟气脱硝方法，其脱硝效率可达90％以上。脱硝催化剂是SCR技术的重要组成部分，其费用通常占SCR系统初始投资的30％～40％。催化剂的布置方式一般有高尘布置(HD)、低尘布置(LD)和尾部控制(TE)三种，低温SCR催化剂能在较低温度下催化还原NOx，因而可采用尾部控制。这种工艺进入反应器的烟气粉尘及SO₂的含量很低，催化剂抗磨损和抗堵塞性能好，可采用比表面积较大的细孔径催化剂，还可提高烟气流速，可有效减少催化剂用量，提高使用寿命。就我国目前固定源燃烧装置的现状而言，采用低温SCR催化剂是最经济适合的选择，突出的难点就是催化剂的低温活性问题。因此，一方面，研制开发与之匹配的低温高效、性能稳定的低温SCR催化剂成为该技术研究领域的一大热点；另一方面，该技术的成功应用蕴含着巨大的经济效益和环境效益。

申请号为201010235033.6的专利以金属有机框架物为载体，以Mn、Fe、Cu、V、Ce为活性物质，制成的催化剂在80～200℃测得NO的转化率在80％以上。但由于活性物质是通过浸渍法负载，活性物质容易脱落。申请号为200510031743.6的专利以TiO₂为载体，活性组分为Mn及变价金属铁或铜或钒或铈或铬的氧化物，在120℃时活性接近100％，但是该方法制得的催化剂为颗粒状，在工业应用上有很大的局限性。申请号为201010559955.2的专利以负载TiO₂-SiO₂涂层的堇青石蜂窝陶瓷为载体，活性组分是Mn、Fe、Ce、Zr、W等元素的氧化物，通过原位沉淀法制得，但其NO转化率在120℃时很低，平均只有54.4％。

发明内容

本发明提供了一种用于低温烟气脱硝的蜂窝状SCR脱硝催化剂及其制备方法，有效提高SCR脱硝催化剂的低温(80～120℃)活性并极大地提高整体蜂窝状SCR脱硝催化剂的强度及成型率。

一种用于低温烟气脱硝的蜂窝状SCR脱硝催化剂，包括载体、活性组分和添加剂，所述载体为纳米锐钛矿钛钨粉与钛硅粉的混合粉料，所述活性组分为含锰、铈、铁和锆的金属化合物；所述添加剂为酸液、碱液、结构助剂和粘结剂；

以载体的质量份为100份计，由以下质量份的原料制成：

作为优选，所述载体中钛钨粉与钛硅粉的质量比为3.5～4.5∶1；其中，钛钨粉中含有5～10％的纳米级WO₃，钛硅粉中含有5～10％的纳米级SiO₂。TiO₂作载体的蜂窝状SCR脱硝催化剂在实际应用过程中耐磨性能相对较差，本发明中，采用纳米锐钛矿钛钨粉和钛硅粉的混合粉料为载体，制备的催化剂在实际应用过程中耐磨性能好。

所述的含锰前驱体包括醋酸锰、硝酸锰和二氧化锰中的至少一种。

所述的含铈前驱体为硝酸铈、二氧化铈和三氧化二铈中的至少一种。

所述的含铁前驱体为草酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁和三氧化二铁中的至少一种。

所述的含锆前驱体为硝酸锆或/和氧化锆。

硝酸铈和醋酸锰都需先在40～60℃的环境中干燥后研磨粉碎。

所述的酸液为乳酸，所述的碱液为氨水。乳酸的浓度优选为29～60％，氨水的的浓度优选为20～25％。