[发明专利]一种低温、无毒、复合氧化物为载体的SCR脱硝催化剂、制备方法及应用

说明书

一种低温、无毒、复合氧化物为载体的SCR脱硝催化剂、制备方法及应用，属于工业脱硝技术和环境保护领域。该催化剂以Mn、Cu为主要活性成分，其含量占催化剂总质量的10～20wt.％，通过共沉淀法制备的TiO₂和CeO₂复合氧化物为载体，共沉淀剂为氨水，负载方式为等体积浸渍，再空气氛围下，焙烧得到粉末状的SCR低温催化剂。本发明制备的催化剂所使用的原料易得并且价格低廉，制备催化剂的工艺简单，方便操作，对环境和人类没有危害不会造成二次污染；且催化剂在200℃～300℃低温区间具有优异的脱硝活性。

技术领域

本发明属于工业脱硝技术和环境保护领域，涉及一种低温、无毒、复合氧 化物为载体的SCR脱硝催化剂、制备方法及应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气污染的主要污染物之一，环境专家预测，人类每年 直接向大气排放NO_x 3×10⁷t/a。重工业如钢铁、冶金、燃煤、石化行业等生产过 程排放的尾气中污染物NO_x尤其严重；中国一次能源仍以煤炭为主，NO_x主要 来源于煤炭的燃烧。因此，控制NOx的排放已经刻不容缓。

低温NH₃-SCR脱硝技术由于脱硝效率高，反应后的产物对环境无污染已广 泛应用于工业脱硝。该脱硝技术的关键在于催化剂的选择，催化剂活性直接影 响脱硝效率。在工业应用的金属氧化物催化剂中，以NH₃作为SCR的还原剂， 催化剂的主要活性成分为V₂O₅，以TiO₂的锐钛矿为催化剂载体。钛基钒类催化 剂，如V₂O₅/TiO₂，由于V₂O₅在载体表面分散性好，使得催化活性很高，该种 催化剂在300～400℃，脱硝效率可达到90％以上。钛基钒类催化剂活性反应温 度窗口较窄并且钒本身具有生物毒性，在催化剂的使用过程中，很有可能对人 体以及自然环境产生毒害作用，并且使用后的钒系催化剂若处理不当还会产生 二次污染。所以研究对人类和环境无毒害作用的高效的脱硝催化剂来代替钒系 催化剂成为众多研究者需要攻克的难题。

对于排放烟气温度低，烟气中含沉量高，同时烟尘中含有大量的催化剂毒 物，容易引起催化剂中毒堵塞的问题，玻璃窑炉，水泥窑炉，垃圾焚烧炉等燃 料中含有部分生物质的锅炉，在同种条件下催化剂更容易中毒失活。钛基钒类 催化剂在该种工作条件下容易中毒失活，脱硝效率急剧下降，不适宜在该种工 况条件下使用。

无论从技术角度和成本角度考虑，低温SCR脱硝技术在工业应用领域都具 有一定的优越性和适应性。低温SCR脱硝技术的关键在于脱硝性能优良的催化 剂。钛基钒类催化剂相比较而言，Mn系和Cu系催化剂具有较高的NH₃-SCR脱 硝效率，价格相对低廉，且无毒无害，抗毒能力强具有良好的低温选择性催化 还原脱硝效率。CeO₂具有较大的比表面积，良好的催化作用，但纯CeO₂热稳定 性差，易烧结导致比表面积下降，需要加入其它氧化物或者固溶体提高抗烧结 性能，加入TiO₂可提高热稳定性，同时在固溶体中CeO₂晶格中会有部分Ce原 子被Ti原子取代，产生晶格畸变，表现出更高的稳定性，氧化还原特性和催化 活性。CeO₂-TiO₂复合氧化物作为载体可以提供大的比表面积，孔径，孔容同时 具有高的热稳定性。

发明内容

针对目前工业NH₃-SCR催化剂的利用现状和不足，本发明的目的旨在提供 一种新型的低温、无毒、复合氧化物作为载体的SCR烟气脱硝催化剂及其制备 方法，本发明探究了载体中两种氧化物的比值，焙烧温度，焙烧时间对催化剂 比表面积、孔径、孔容的影响；探究了活性成分占催化剂质量不同时对催化剂 NH₃-SCR脱硝活性的影响，确定催化剂的最佳配方。