[发明专利]用于火电厂烟气SCR脱硝中的钛基催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种用于火电厂烟气选择性催化还原脱硝中的蜂窝钛基催化剂及其制备方法。

背景技术

我国能源构成以煤为主，在动力燃料中，含硫量属高、中挡的煤、油占有相当的比例。在国民经济持续稳定增长的形势下，能源开发利用与环境保护之间的矛盾尤为突出。据统计：2000年SO₂全国排放量约1990万吨，NO_x排放量约1170万吨，酸雨区域面积影响到全国40％近400万平方公里。这给国民经济带来巨大的经济损失，也严重破坏了人类赖依生存的环境，这是因为：①氮氧化物严重破坏大气臭氧层；②氮氧化物与红血球的亲和力超过一氧化碳1000倍；③酸雨直接危害植物和农作物的生长；④氮氧化物还会影响地下水的质量等等。所以，火力发电厂烟气的脱硫、脱硝已提到议事日程上。

按照火电厂锅炉烟气排放流程划分，烟气脱硝也可分为炉内处理和尾气处理。尾气处理火电厂锅炉燃烧烟气中的氮氧化物(NO_x)用的催化剂有非选择性催化还原(NSCR)催化剂和选择性催化还原(SCR)催化剂两种。本发明中涉及的催化剂属于最有发展前景的蜂窝状钛基SCR催化剂。

早期的SCR催化剂大多是以贵金属铂或钯为主，还原剂为甲烷、氨或其它轻质烃等。如日本的神户制钢公司、美国的Oxy-catalyst公司及日本三菱重工与住友化学公司开发的载铂催化剂。该催化剂一般用0.2~1.0％的铂负载在Al₂O₃上，制成片状、球状或蜂窝状。铂或钯催化剂的使用温度较低，一般在180~290℃。

近几年SCR催化剂均采用非贵金属氧化物如：V₂O₅、WO₃或MoO₃等活性组分负载到TiO₂或Fe₂O₃载体上。使用温度一般在230~450℃。若需使用360~600℃或更高温度操作，则可使用分子筛催化剂。

氨选择性催化还原(SCR)方法最先起源于美国，二十世纪七十年代在日本进行工业应用，进而推广到欧洲。因此，日本、德国和美国拥有较多的SCR催化剂专利。

氨选择性催化还原法(SCR)是目前世界公认的应用最多、最为成熟、最有成效的一种烟气脱硝技术。该方法的核心技术是催化剂。而目前该催化剂还存在：①催化剂的配方和生产工艺的关键技术为国外企业所拥有。②近几年国内企业引进了外国技术，但规模小，生产原料仍需进口。③催化剂价格昂贵，每立方米约5万元左右，约占整个脱硝工程造价的40％左右。④催化剂使用寿命短，三年左右需要更换，一台60万千瓦机组每年更换催化剂费用高达1000万元以上。⑤几个外国SCR催化剂生产厂的生产能力只有10万立方米，只能满足1亿千瓦燃煤发电机组SCR脱硝工程的需要，它远远满足不了我国的需求。综上所述，不难看出当前催化剂生产、使用存在的问题是制约烟气脱硝工程的瓶颈之一。SCR脱硝效率高，应用最为广泛。

发明内容

鉴于背景技术的状况，本发明要解决的技术问题是提供一种较大的比表面、很高的脱硝活性和优良的低温脱硝活性的用于火电厂烟气SCR脱销中的钛基催化剂以及该催化剂的制备方法。

为此，本发明是采用如下技术方案来实现的：一种用于火电厂烟气SCR脱硝中的钛基催化剂，其特征在于：所述催化剂由载体和活性组分组成，所述的载体包括TiO₂，其含量占催化剂总重量的70~99％；结构式为[H_z][Al_2-xH_x][Si_4-yAl_y]O₁₀[OH]₂的硅铝氧化物，占催化剂总重量的1~20％，其中，x＝0.15~0.2，y＝0.05~0.1，z＝2x+y；所述活性组分包括占催化剂总重量0.8~5％的V₂O₅，占催化剂总重量的5~10％的WO₃或MoO₃。

所述活性组分还包括无定形MnO_x，占催化剂总重量的0.5~5％。

所述活性组分还包括占催化剂总重量的0.1~1.5％的CeO₂

所述载体还包括含催化剂总重量0.1~5％的CaSO₄。