[发明专利]一种负载型钒钛系协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种负载型钒钛系协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法，属于工业烟气污染物控制领域，利用改良的浸渍法将Mn₂O₃均匀负载于商用SCR催化剂上，利用纳米尺度Mn₂O₃优异的催化氧化性能将烟气中的NO部分转化为NO₂用以提高脱硝效率，并大幅度拓宽反应温度窗口。与此同时纳米尺度Mn₂O₃还可将烟气中Hg⁰氧化成为Hg²⁺进而达到脱汞的目的。由于Mn₂O₃优异的抗烧结性能，可提升催化剂的宽温度宽口的适应范围，可显著提升催化剂的使用寿命。本发明改性步骤简单，经济环保，利用本发明改性后的SCR催化剂，其脱硝脱汞效率均明显优于传统商用SCR催化剂，同时不需要对现有的SCR装置进行改造便可用于生产，具有良好的应用前景和市场价值。

技术领域

本发明属于工业烟气污染物控制技术领域，具体涉及一种负载型钒钛系协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法。

背景技术

中国目前是世界上最大的煤炭生产国和消费国，而大气中的NO_x主要来源于化石燃料的燃烧，由于人为生成的NO_x相较于自然界生成的具有排放浓度高，排放地点集中的特点，因此难以加入氮循环的过程中，从而造成环境的污染。同时汞也是煤中最易挥发的痕量元素之一，燃煤过程中排放的汞约占全球汞全年排放量的1/3，并且汞会严重危害生命健康和生态环境。因此烟气中的氮氧化物和汞等污染物是目前我国工业生产可持续发展过程中亟待解决的问题。

为了减少的NO_x排放，人们在氮氧化物减排的领域进行持续的研究，其中选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)是世界范围内应用最为广泛的烟气脱销技术。目前，工业烟气脱硝所使用的最为成熟的商业SCR催化剂为VWTi体系催化剂，该催化剂以V₂O₅作为主要的活性组分，WO₃作为助催化剂并以TiO₂作为载体，该催化剂的应用温度窗口介于300–420℃之间。由于其所需反应温度较高，因此催化剂通常放置于省煤器和空气预热器之间，但较高的反应温度会导致催化剂很容易被烧结从而降低了催化剂的活性。同时较高的反应温度也导致了大量的能源浪费，因此设计一款能在较低温度下进行催化反应的催化剂是十分必要的。

烟气中的汞主要有三种存在形式,分别是：颗粒汞(Hg_p)、氧化态汞(Hg²⁺)以及汞单质(Hg⁰)，由于三种形式的汞的物理化学性质的不同，其脱除难度也大相径庭。其中，Hg_p容易被除尘设备脱除，而Hg²⁺可溶于水且易被吸附，因此可利用湿法脱汞以及静电除尘装置脱附。而Hg⁰由于其易挥发、难溶于水，因此脱除难度较大。同时商用SCR催化剂中的活性组分和助催化剂对烟气中的Hg⁰具有一定的氧化作用，但根据烟气成分的不同和反应条件的不同导致Hg⁰的氧化脱除率一直维持在一个较低的水平(5-40％)，很难达到现有的环保要求。在传统烟气脱硝系统中增加脱汞设备不仅会增加设备的占地面积，改造系统增加的成本和后期的维护成本都不利于企业的盈利发展。因此需要开发一款兼具脱硝和脱汞功能的催化剂，以便应用于现有的SCR反应装置以达到脱硝脱汞的目的。