[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明公开了一种TiO₂负载锰铈氧化物的制备及在基于丙烯还原下中温SCR脱硝上的应用。本发明以轻烃中丙烯作为SCR反应的还原剂，以过渡金属基金属氧化物作为催化剂，将CeO_x掺杂于TiO₂制备Ce‑Ti载体，负载活性组分MnO_x,在不同活性组分负载量下测试300‑400℃反应温区间催化剂的活性，从测试结果可知，使用丙烯为还原剂、自主研制的过渡金属基催化剂的脱硝效率可达70%，选择性达100%，反应后的NO浓度满足排放标准。此法不仅可以避免使用氨气作为还原剂导致的一系列催化剂失活的问题，且过渡金属基催化剂廉价易得、对环境友好，因此开发轻烃‑SCR过渡金属基催化剂有巨大的发展前景。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种TiO₂负载锰铈氧化物的制备及在基于丙烯还原下中温SCR脱硝上的应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气污染物的主要成分之一，会造成酸雨、光化学污染、雾霾等重要污染，对人体健康也有严重危害。石化厂、电厂等企业生产过程中燃烧的化石燃料会产生大量的NO_x，2016年国家颁布的《大气污染防治法》则提出了对NO_x排放更为严格的要求：目前重点地区炼化企业的NO_x排放标准为100mg/m³，而未来将要面临的超低排放标准为50mg/m³，因此企业的减排问题迫在眉睫。

现阶段对工业产生的催化裂解再生烟气中的NO_x进行脱硝手段中，选择性催化还原法(SCR)是烟气净化的后处理技术，是工业催化裂解再生烟气脱硝最常用也最为成熟的技术之一，脱硝效率最高的技术之一，而工业上传统SCR脱硝技术中，选择的还原剂普遍为氨气。氨气作为还原剂在工程应用过程中，不易存储且价格昂贵，会面临大量喷氨而导致的氨逃逸等弊端；除此之外，NH₃-SCR系统所使用的钒钨系催化剂在反应活性最高的温区300-400℃，易受到飞灰影响及硫中毒形成铵盐结晶。而NH₃-SCR系统选用分子筛催化剂，低温下易导致分子筛骨架坍塌和催化剂失活的现象，且此种催化剂制备过程中大多程序复杂成本较高，并产生大量氨废水。

对SCR脱硝反应的研究主要在于，发现更为节能高效的还原剂，提高催化剂的活性以延长使用寿命并降低制备成本。活性炭基催化剂虽然载体的比表面积、成本低廉，但活性炭遇高温易发生烧结现象，使催化剂失活，因此温度窗口较窄，适用性不高；而分子筛催化剂活性较高，但成本也较高、水热稳定性差，骨架易坍塌导致催化剂失活；贵金属基催化剂活性较高，适应性较好，但成本高昂，不合适工业化应用。

目前，以轻烃作为还原剂在SCR系统的研究也越来越多，相较于氨气，轻烃参与脱硝反应后产生的尾气为CO₂与H₂O，没有其他污染气体产生，且轻烃来源广泛价格低廉，有效地降低了成本。轻烃为还原剂的SCR系统中，所使用的催化剂大多为分子筛及贵金属催化剂。

选择性催化还原技术(SCR)为实现烟气中的NO脱除需要利用还原剂C₃H₆中高不饱和键将NO还原成N₂，C₃H₆与烟气中的NO和O₂在无催化剂的条件下，氧化还原反应发生困难，对NO的还原效果极其不明显，而利用催化剂使得还原剂能在烟气氛围下，将烟气中的NO还原成N₂。催化剂对反应的促进作用主要体现在其上的活性组分提供了酸性位点可以吸附反应气体，让氧化还原反应顺利进行。

C₃H₆-SCR反应的方程式如下所示：

C₃H₆+2NO+3.50₂＝N₂+3CO₂+1.5H₂O