[发明专利]活性焦负载锰铈复合氧化物低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于烟气脱除NOx的低温SCR催化剂及其制备方法，特别是采用二氧化硫吸附能力较强同时机械强度较高的活性焦为原料，在获得较高低温SCR活性同时，具备较高的二氧化硫吸附能力。

背景技术

利用氨NH₃作为还原剂，选择性催化还原（SCR）脱除NOx技术是目前应用最广泛的火力发电厂烟气脱硝技术。NH₃、NO和O₂在催化剂作用下发生氧化还原反应生成N₂和H₂O。其应用的催化剂主要是V₂O₅/TiO₂系列，它具有很高的催化活性，但是其反应温度较高，在使用环境对应于火力发电厂高温，高飞灰烟气，容易引起催化剂的磨损和中毒。

基于上述原因，研究和开发在低温（150℃以下）SCR反应工艺以及在低温条件下具有活性的SCR催化剂具有重要的经济和实际意义，也得到国际上许多研究工作者的重视。目前已开发了许多的低温SCR催化剂，有浸渍法制备的MnOx/CeO₂、溶胶-凝胶法制备的Mn-Ce/TiO₂、Mn-Fe/TiO₂等系列催化剂。有部分研究将Mn-Ce氧化物负载于活性炭纤维或活性炭上，得到一定的低温SCR活性，陆耘等人研究了以ACF为载体，以NH₃为还原剂对NO反应的催化效果，分别研究了以Cu(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂复合物为前驱体的铜系催化剂、镍系催化剂和铜钴系催化剂。实验结果表明：CuO/ACF在150℃时NO转化率可达到70%；沈伯雄等人研究了Mn-Ce/ACF不同浸渍顺序的催化剂低温SCR活性，在150℃时NO转化率可达到75%。

专利201220259117.8提出了隔仓式移动床烟气净化反应器，利用该反应器可实施低温SCR催化剂吸附特性脱除烟气中二氧化硫、利用催化剂低温SCR活性脱除烟气中氮氧化物的方法，但是上述催化剂或在吸附二氧化硫能力方面不足，或在机械强度方面都难以满足应用需求。需要研发出一种既具备较高二氧化硫吸附能力，又具备较好的低温SCR活性，同时在机械方面满足应用需求的催化剂与之相配合。

活性焦作为一种吸附脱硫材料，自身也具备一定的低温SCR活性，但是相对于其他低温SCR催化剂来说，活性焦的低温SCR活性非常低，在实际应用过程中使用活性焦进行低温SCR烟气脱硝运行成本非常高，难以推广。

发明内容

本发明目的在于提供用于低温（100-180℃）条件下脱除烟气中氮氧化物的选择性催化（SCR），适用于在线再生条件下的循环使用。

本发明提供一种基于活性焦负载型活性组分的低温SCR催化剂，该催化剂适用于低温条件下氮氧化物的选择性催化还原反应。通过将Mn Ce复合氧化物负载于较高比表面和机械强度的活性焦颗粒上，降低SCR反应的温度，提高催化剂的吸附能力和机械抗磨性能力，提高催化剂整体的抗硫酸盐化能力和再生能力。

本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法，该方法步骤简单，工艺设计巧妙，便于实现工业化生产。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于活性焦负载型活性组分的低温SCR催化剂，该催化剂以活性焦颗粒为载体，载体上负载有Mn、Ce复合氧化物。

该催化剂的载体上还负载有以下改性元素的氧化物，改性元素为：铁Fe、锆Zr、硅Si、钛Ti、钒V、钼Mo、钨W、铬Cr、金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钴Co元素的一种或几种。

本发明提供的负载型催化剂，该催化剂以活性焦颗粒为载体，载体上主要负载锰铈复合氧化物。该负载型催化剂中还可能负载有改性元素的氧化物；该催化剂的硫容可达到46.0-65.8mg/g，机械球盘强度可达到90%以上。

上述基于活性焦负载型活性组分的低温SCR催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）将活性焦颗粒用体积浓度0.5-25%的硝酸浸泡5-10小时；

2）将活性焦颗粒取出用蒸馏水冲洗1-2遍后滤干；

3）将锰的可溶性盐和铈的可溶性按照Mn：Ce摩尔比1：0.005-10比例制成混合溶液；

4）将步骤2）滤干的活性焦颗粒浸渍于步骤3）所得混合溶液中，浸渍放置2-6小时；