[发明专利]一种SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保脱硝催化剂，具体涉及一种SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法，特别适用于烟气脱硝处理。

背景技术

氮氧化物（NOx）是造成雾霾、酸雨、光化学烟雾及温室效应的罪魁祸首之一。我国是世界第一大NOx 排放国，2013年NOx排放量达到2240万吨，NOx治理成为国家“十二五”大气污染强治的重点。选择性催化还原脱硝技术（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）成熟、效率高、稳定性好，成为当前国内外治理NOx的主流技术和发展方向，其中，SCR技术核心即脱硝催化剂。

目前，大规模应用的SCR催化剂是以V₂O₅作为活性组分，TiO₂作为载体，再加入WO₃或者MoO₃作为助催化剂的中高温催化剂，这类催化剂虽然能够高效地净化NOx，但是在实际使用中仍存在一些问题。首先，该催化剂的活性温度范围为300-400℃之间，范围较窄常常不能满足使用条件下温度变化较大的要求；其次，作为主要活性组分的V₂O₅是一种剧毒物质，容易对人体和环境产生二次污染；再者，V₂O₅易将烟气中的SO₂氧化为SO₃，SO₃会与NH₃反应生成硫酸铵及硫酸氢铵从而造成催化剂活性下降，并且堵塞脱硝反应器。由于这类催化剂只有在温度高于300℃时才有较高的活性，所以一般只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间。但是现有的锅炉在该位置大多没有预留脱硝空间，因此给SCR工艺的应用带来了很大的困难。此外，在该工艺段的烟气中含有高浓度灰尘，灰尘中还有碱金属、砷和汞等会对催化剂产生毒害作用的物质，影响其脱硝效率和使用寿命。因此研究和开发活性温度范围宽、无毒、高效、经济的烟气脱硝催化剂一直是烟气脱硝领域的热点。

目前国内已经报道了一些研发的SCR脱硝催化剂，并且大部分都呈现出优异的NOx净化能力。CN101204650A公开了一种铈钛复合氧化物催化剂制备方法及其应用，主要组成为氧化铈及二氧化钛，由浸渍法或共沉淀法制备得到，在催化剂的上游喷入还原剂氨气或尿素与尾气混合，使混合气在250-450℃范围内和催化剂接触，从而使氮氧化物还原为氮气和水。CN101185886A公开了一种SCR脱硝催化剂的制备方法，将堇青石蜂窝陶瓷浸渍在Al₂O₃-SiO₂-TiO₂复合溶胶中，取出后吹净孔道中的残液，干燥并焙烧；活性组分浸渍液是将硝酸镧、偏钒酸铵、仲钨酸铵混合后溶于去离子水，加入草酸，陈化；将上述载体浸渍在活性组分浸渍液中负载活性组分。但实际上，这类催化剂大都只在不含硫、无水的中高温条件下才呈现出较高的脱硝能力，并不具备长时间抗水抗硫的性能，低温活性不佳，在实际应用还有一定的局限性。

CN102500358A公开了一种选择性催化还原脱硝催化剂，包括载体、活性物质和助催化剂，所述的载体为质子化的钛纳米管，所述的活性物质为通过活性物质前驱体灼烧得到的过渡金属氧化物，所述的助催化剂为通过助催化剂前驱体灼烧得到的过渡金属氧化物；所述的活性物质和助催化剂在载体上的负载量均以过渡金属氧化物中的金属与钛元素的摩尔比来表示，负载量均为0.005-1。上述选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法是将TiO₂颗粒和强碱溶液先进行水热处理，再经酸洗、水洗、有机溶剂浸泡和干燥后得到质子化的钛纳米管，再以浸渍法负载活性物质和助催化剂。该发明是以质子化的钛纳米管为载体，从而提高抗碱金属和碱土金属中毒能力，质子化的钛纳米管价格昂贵，制备过于复杂，且活性组分中有剧毒物质钒，容易造成二次污染。