[发明专利]中低温烟气的负载型SCR脱硝催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于中低温烟气的负载型SCR脱硝催化剂及制备方法和应用，该负载型复合氧化物催化剂属于中低温(200～300℃)烟气中NH₃选择性催化还原(SCR)氮氧化物(NO_x)的环境催化领域。

背景技术

随着我国经济、社会活动的加剧，大气环境问题日益严重，大气污染物主要源于锅炉、窑炉烟气排放的二氧化硫SO₂和氮氧化物NO_x(NO、NO₂及N₂O等)，是产生酸雨和光化学污染物的主要成分。当前，我国的烟气脱硫技术比较成熟，到2008年年底，全国已建成脱硫设施的火电装机累计3.63亿千瓦，形成年脱硫能力约1000万吨，占火电总装机的60.4％。但是氮氧化物的排放控制尚处于起步阶段。2005年，全国氮氧化物排放总量约为1990万吨，工业锅炉(窑炉)是其三大主要来源之一，约占排放总量的23％，如不采取有效的措施控制，我国氮氧化物的排放量到2020年可能达3000万吨以上。从2004年7月1日起，我国NO_x排放开始收费(0.6元/污染当量)，控制氮氧化物总量也将纳入“十二五”规划思路中，因此，烟气脱硝技术研究成为环保领域热点。

氮氧化物治理的方法有吸收法、吸附法、催化法等。以NH₃为还原剂选择性催化还原(SCR)固定源(如火力发电厂)排放的NO_x是目前工业应用最为广泛的脱硝技术，常用的商用催化剂是V₂O₅WO₃(MoO₃)/TiO₂，到九十年代德国有140多座电站使用该法，总容量达到30000MW。SCR法还存在某些缺陷，比如催化剂活性温度范围较窄(350～450℃)、易生成N₂O、催化剂寿命较短、成本高等。而工业锅炉及窑炉烟气存在灰飞含量高、SO₂浓度高、烟温偏低(200～300℃)、波动较大等特点，在此工况下，传统的V₂O₅WO₃(MoO₃)/TiO₂商用催化剂(最佳操作温度在350℃左右)活性较低，已不适合此烟气的条件。为了适应新的环境法规和工业需求，填补工业锅炉(窑炉)SCR的技术空白，研制适用于中低温烟气(200～300℃)条件下高活性、高耐硫性、制备简单、成本低廉的SCR催化剂显得尤为重要。

以W、Mo、Ce等氧化物作为主要活性组分的SCR催化技术研究较多，如中国专利CN1593752A、CN1792431A、CN101433837A、CN101352679A、CN101396655A、CN101422728A等，此类SCR催化剂中W、Mo含量高，因而引起制造成本较高，且SCR活性温度范围一般在300～400℃。有关中低温烟气SCR催化剂的研究较少，Centi等研究的CuO/Al₂O₃催化剂在NO815ppm，NH₃ 818ppm，O₂ 3％，250℃条件下，NO的转化率约60％，但受SO₂影响极大(Journal of Catalysis，1995，151：75-92)。中国专利CN101411984A采用共沉淀法了一种以Fe-O-Ti等氧化物形式存在的SCR催化剂，NO 500ppm，NH₃ 500ppm，O₂ 5％，250℃条件下，NO转化率达95％以上，但是通入少量SO₂(100ppm)后经过30h活性降到60％。中国专利CN101468314A采用浸渍法制备V₂O₅/TiO2催化剂，在NO 300ppm，NH₃ 360ppm，O₂ 5％，210℃条件下，NO转化率达93％。但是高钒SCR催化剂存在氧化SO₂成SO₃的问题，SO₃与水和NH₃生成硫酸盐并沉积在催化剂表面，降低催化剂活性和寿命，同时SO₃严重腐蚀管道设备，增加设备成本。因此以上中低温SCR催化剂还存在一定的局限性。

发明内容