[发明专利]一种用于燃气锅炉一氧化碳选择性还原氮氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保工程技术领域，涉及燃气锅炉等尾气中氮氧化物的处理，特别涉及一种用于一氧化碳选择性催化还原氮氧化物还原反应的催化剂及其制备方法。

背景技术

环境和能源安全方面的需求正推动燃气锅炉在我国（尤其是北京等一线城市）的迅速发展。据统计，到2015年，340个重点城市将对4.5万台10吨以下的燃煤锅炉进行改燃或并网，有三分之一改为燃气锅炉，规模超过1.86万兆瓦。随着燃气锅炉在工业锅炉中所占比重的迅速增长，其尾气排放的氮氧化物（NO_x）将成为一个重要的NO_x排放源。近日，清华大学热能工程系教授、中国工程院院士倪维斗认为，燃气热电联产机组NO_x排放量比燃煤热电联产机组更大。并且，燃气锅炉污染物排放法规日趋严格，这对燃气锅炉尾气中NO_x的控制提出了迫切的技术需求。

目前，燃气锅炉可借鉴的技术主要有氨选择性催化还原（NH₃-SCR）和碳氢选择性催化还原（HC-SCR）技术。虽然NH₃-SCR催化剂的催化效率较高，但存在应用设备系统复杂、建设和运行成本大、安全性不高的缺点。HC-SCR催化剂成本不高，但存在催化效率低、易产生二次污染、活性温度区间窄等缺点。然而，一氧化碳选择性催化还原（CO-SCR）催化剂具有催化效率较高，无需外加还原剂、安全性好等优点，逐渐成为脱硝技术研究的热点。

元素铱（Ir）被认为是用于CO-SCR反应中活性较好的组分，日本Hideaki Hamada等人研究了Ir负载于SiO₂上的催化活性，在较大空速下能获得较理想的催化效率，加入Ba²⁺和WO₃等元素可使活性增强，但成本会提高很多。南京大学董林等研究了CuO负载的CeO₂上的催化活性，可以达到70%以上的效率，但活性温度较窄。

中国专利文献CN102211025B公开了一种耐盐雾、耐湿、低温消除一氧化碳的催化剂，由载体和活性金属构成；其中的载体为氧化铝、氧化锰、铈锆复合氧化物Ce_xZr_1-xO₂和粘结剂的混合物，氧化铝和氧化锰质量比为1～5:1，铈锆复合氧化物的质量为载体质量的1～10%，0.5≤x<1，粘结剂为载体质量的0.5～5%；其中的活性金属为Pt、Pd，Pt的质量为载体质量的0.1～1%，Pd的质量为载体质量的0.3～2%。该催化剂具有耐盐雾、耐湿、低温反应活性高等特点，在高盐雾、低温下仍具有良好的消除CO的性能。

中国专利文献CN1899690A公开了一种同时脱除汽车尾气中氮氧化物和一氧化碳的催化剂，其中Ag为主催化剂，Co为助催化剂，共同负载于载体CeO₂，该催化剂机械强度不够高、催化活性有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种用于燃气锅炉一氧化碳选择性还原氮氧化物的催化剂（Ir/Ce_xZr_1-xO₂/γ-Al₂O₃），该催化剂以γ-Al₂O₃载体、Ir为活性金属，具有机械强度好、性能稳定等优点，对CO与NO_x的反应具有较高的催化活性。本发明还提供了一种通过两步负载制备催化剂Ir/Ce_xZr_1-xO₂/γ-Al₂O₃的方法，该制备方法制备条件简单、反应条件温和、适于工业化生产。