[发明专利]多孔炭材料负载零价Fe-Fe3C的脱硝催化剂及其制备、使用方法

说明书

本发明涉及一种多孔炭材料负载零价Fe‑Fe₃C的脱硝催化剂及其制备、使用方法，所述脱硝催化剂为Fe‑Fe₃C/C脱硝催化剂，其组分按质量百分比计为零价Fe 5～15％，Fe₃C 5～10％，C 75～90％；其中零价Fe和Fe₃C作为活性组分；C是多孔炭，作为载体及还原剂。本发明所述Fe‑Fe₃C/C脱硝催化剂的制备工艺简单、成本低廉；Fe‑Fe₃C/C脱硝催化剂具有较高的低温活性，与焦炉烟道排放废气的温度窗口相匹配，利用低价态的Fe直接催化还原NO，避免了常规脱硝催化剂中因氨逃逸及含有毒钒元素对人体和环境造成的危害，并解决了炭质固体直接脱硝过程中炭损耗的问题。

技术领域

本发明涉及焦炉烟气催化净化技术领域，尤其涉及一种多孔炭材料负载零价Fe-Fe₃C 的脱硝催化剂及其制备、使用方法。

背景技术

氮氧化物(NO_X)是形成酸雨、破坏臭氧层、引起光化学烟雾的重要成因，对人类身体健康和生态环境造成严重危害，已成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素。我国是世界上第一大煤炭生产和消费国，每年向大气中排放的NO_X等污染物也高居世界各国前列。尤其是近几年，随着全国大范围雾霾天气的形成和扩散，如何有效地治理煤炭利用过程中所形成的NO_X等污染物已受到政府和公众的高度关注。

目前焦化行业烟气排放中NO_X含量为600-1200mg/Nm³。2013年全国焦炭产量4.7亿吨，按照这个数据进行计算，2013年我国国内焦化厂焦炉烟气中的NO_X排放量约为507 万吨，占当年国内NO_X排放总量的22.7％，数量相当可观。依照《炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)》规定，2015年1月1日起，重点地区焦化企业烟气中NO_X排放浓度不得高于150mg/Nm³，因此对焦炉烟气脱硝处理使其达到国家的环保标准成为焦化行业必须且亟需解决的问题。

当前焦炉烟气脱硝技术尚需借鉴其他行业的烟气脱硝技术，主要是燃煤电厂常用的以 NH₃为还原剂选择性催化还原NO_X(SCR法)技术。SCR法脱硝技术是现阶段燃煤机组采用的主要脱硝工艺，其采用的脱硝催化剂以V₂O₅/TiO₂系为主，工作温度为350～400℃。该工艺在商业上取得了巨大的成功，目前采用该工艺的机组占脱硝机组装机容量的93％。

虽然SCR法脱硝技术在燃煤电厂行业发展较为成熟，但焦化行业的现场工况与燃煤电厂行业相差很大，把燃煤电厂行业脱硝技术用在焦化行业效果并不是十分理想。主要是由于SCR技术核心的催化剂要求烟气温度在350℃以上才能完成催化还原反应，而目前焦炉烟气的排烟温度普遍在250～300℃之间，该烟气温度低于现阶段燃煤机组SCR法的温度窗口。因此，目前电厂广泛采用的烟气处理工艺不适用于焦炉烟气净化处理。而适用于中低温(低于280℃)的SCR法脱硝技术面临诸多问题，例如：成本高、催化剂活性低、催化剂易中毒、NH₃泄漏对环境造成二次污染等。因此，中低温SCR法脱硝技术也难以适用于焦炉烟气脱硝行业。