[发明专利]一种中高温烟气脱硝催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及环境保护中氮氧化物控制技术领域，具体涉及一种应用于煤层气发电厂排放的中高温烟气脱硝催化剂的其制备方法和应用。该脱硝催化剂包括催化剂涂层和蜂窝陶瓷，催化剂涂层载体为介孔二氧化硅分子筛和涂敷型氧化铝，活性成分包括铁元素和/或铈元素，助催化成分包括钼元素、钨元素和钯元素；催化剂涂层经浸渍、烘干和焙烧法涂敷于蜂窝陶瓷得到工业脱硝催化剂，制备完成的蜂窝脱硝催化剂可有效应用于煤层气发电厂排放的中高温烟气脱硝，在500℃温度脱除氮氧化物效率达到99％，无毒且具备优异的耐久性。

技术领域

本发明涉及环境保护中氮氧化物控制技术领域，具体涉及一种中高温烟气脱硝催化剂的制备方法及其在煤层气发电厂排放的中高温烟气脱硝处理中的应用。

背景技术

进入21世纪以来，国家不断鼓励和发展绿色循环经济，倡导建设资源节约型、环境友好型社会，对能源利用和生态环境保护的认识进一步加深。煤层气发电作为一个新型能源利用领域，具有广阔的发展前景。然而，煤层气发电排放的高温废气中含有氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)等多种污染物，对大气环境造成严重污染和危害，并引发光化学烟雾等二次污染。参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)提出的“以气体为燃料的锅炉或燃气轮机组”中“其他气体燃料燃气轮机组”的排放要求，煤层气发电排放的NO_x浓度应控制在120mg/m³以下。

在众多脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是应用最广泛的NO_x处理技术，其中催化剂是SCR技术的核心。商用脱硝催化剂多为V₂O₅-WO₃/TiO₂基体系，已广泛应用于燃煤发电厂、玻璃炉窑、水泥厂等行业。但是该类催化剂的应用温度窗口较窄，适用温度多为320℃～400℃，而煤层气发电厂排出的废气温度在500℃左右，常规的商用钒钛基催化剂难以满足其脱硝需求。并且烟温长时间在450℃以上，易引起钒钛基催化剂烧结，使催化剂中TiO₂的晶型发生变化、颗粒增大、比表面积减小，导致催化剂失活；并且该类钒钛基催化剂的主要活性成分V₂O₅具有毒性，废弃的催化剂需作为危险废物进行单独处理。

因此，如何针对煤层气发电厂排放的中高温废气开发新型催化剂，能够高效、稳定应用于中高温段烟气脱硝，避免换热降温造成的能源浪费，已成为该领域技术急需研究的难点。

发明内容

针对煤层气发电厂排放的中高温废气，为了克服现有商用脱硝催化剂在中高温条件下效率低、易失活等现象，解决废弃催化剂的处置问题，本发明提供了一种应用于煤层气发电厂排放的中高温烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明首先，制备一种应用于煤层气发电厂排放的中高温烟气脱硝催化剂涂层浆料，包括载体、活性组分和助催化组分，所述载体包括分子筛、氧化铝及其混合物；所述活性组分包括铁元素和/或铈元素；所述助催化组分包括钼元素、钨元素和钯元素，见步骤(1)～(5)。其次，通过吹扫、浸渍、煅烧等方法将催化剂涂于蜂窝陶瓷以适应工业运行条件，见步骤(6)～(8)。

具体采用以下技术方案：一种中高温烟气脱硝催化剂的制备方法，步骤如下：

(1)称取适量介孔二氧化硅分子筛和涂敷型氧化铝，混合后加入适量去离子水，搅拌均匀得到载体溶液，所述介孔二氧化硅分子筛和涂敷型氧化铝占所述载体溶液的质量百分比为20％～35％；

(2)称取适量的铁元素前驱体化合物或/和铈元素前驱体化合物，加入适量去离子水，搅拌至完全溶解，得到活性组分前驱体溶液，所述铁元素前驱体化合物或/和铈元素前驱体化合物占所述活性组分前驱体溶液的质量百分比共为5％；

(3)将活性组分前驱体溶液与载体溶液混合，搅拌1h；