[发明专利]用于低温选择性催化还原脱硝反应的蜂窝状Mn-Ti基催化剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种用于低温选择性催化还原脱硝反应的蜂窝状Mn-Ti基催化剂及制备和使用方法。 

背景技术

针对固定源(燃煤电厂、工业锅炉等)排放的NO_X，以NH₃为还原剂的选择性催化还原技术(SCR)是目前研究最多、应用最广，也是最有效的烟气NO_X脱除技术。目前使用最为成熟的催化剂是V₂O₅/TiO₂或者在V₂O₅/TiO₂基础上进行改性的催化剂，其主要优点表现在高活性和高抗硫性能，但此类催化剂在操作温度高于350℃时才具有较高活性，因此只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间。但是现有锅炉中在该位置大多没有预留脱硝空间，因此给SCR工艺的工业应用带来了很大的困难；此外在该工艺段的烟气中含有高浓度的灰尘，灰尘中还含有碱金属、砷和汞等物质，会对催化剂产生很强的侵蚀和毒化作用，影响其寿命。而催化剂的费用占整个SCR工艺成本的近40％，因此催化剂的寿命直接决定着SCR系统的运行成本。 

基于上述原因，近年来不少学者建议将SCR反应器布置于除尘甚至是脱硫装置之后。为避免对烟气的重复加热、节约运行和锅炉改造成本，研究和开发在低温条件下具有活性的SCR催化剂具有重要的经济和实际意义，也得到国际上许多研究工作者的重视。目前有关低温SCR催化剂的研究主要集中在两方面：(1)针对不同的活性物质如Mn、Cu、Fe、Cr、Mo、V等金属氧化物开发出高效的低温SCR催化剂活性组分；(2)将上述各种高效活性组分配合不同的载体物质，如活性碳材料、TiO₂、活性氧化铝和金属离子分子筛ZSM-5等制备出具有高比表面积、高热稳定性的整体低温SCR催化剂。 

目前研究使用较为广泛的低温SCR催化剂主要有MnOx/TiO₂、MnOx-CeO₂以及V₂O₅/AC等，在低温下对NO_x有较高的去除率。G.Qi等人(G.Qi，R.T.Yang，Low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH₃ over iron andmanganese oxides supported on titania.Appl.Catal.B：Environmental，44(2003)217-225)使用浸渍法将Mn负载于TiO₂上，发现分散良好的无定型态的MnOx有很好的催化活性，当Mn的负载量大于10％时，原有的无定型态的MnOx转化为晶体MnOx，SCR活性大大降低；G.Qi等人还通过沉淀法制备了 MnOx-CeO₂复合氧化物(G.Qi，R.T.Yang，R.Chang，MnOx-CeO₂ mixed oxidesprepared by co-precipitation for selective catalytic reduction of NO with NH₃ at lowtemperatures.Appl.Catal.B：Environmental，51(2004)93-106.)，当Mn/(Mn+Ce)的摩尔比为0.4时催化剂活性最高，在150℃能达到95％的NO去除率；Z.P.Zhu等人(Z.P.Zhu，Z.Y.Liu，S.J.Liu，H.X.Niu，A novel carbon-supported vanadiumoxide catalyst for NO reduction with NH₃ at low temperature.Appl.Catal.B：Environmental，23(1999)L229-L233.)通过孔体积浸渍法制备V₂O₅/AC催化剂，发现当V₂O₅的负载量为1-5％时，V₂O₅/AC在180-250℃表现了很高的SCR活性。