[发明专利]一种蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效、无毒、廉价的低中温蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术和环保催化材料领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)污染日益严峻，烟气脱硝已成为国家“十二五”亟待解决的重点课题。我国每年NO_x排放量高达2200万吨，超过美国成为世界第一大排放国，每年因酸雨污染造成的损失超过3000亿元。国家环保部于2010年1月27日正式颁布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》，要求2010年起，京、津、冀、长江三角洲及珠江三角洲大型电厂必须建立脱硝系统，2014全面完成脱硝系统工程，至少有2亿6千瓦机组容量的脱硝系统需要新建和改造，有1000亿的市场规模。

催化剂国产化仍是制约SCR产业化发展的瓶颈。烟气脱硝技术核心催化剂初投资占脱硝系统总投资的40％～60％。然而，目前催化剂的国产化主要只是引进成型生产设备和进口原料进行的“来料加工”式的国产化，催化剂真正国产化并未实现。

商用V₂O₅(WO₃，MoO₃)/TiO₂体系催化剂成本昂贵、原料有毒、易产生二次污染。V₂O₅是一种剧毒物质，它对人体的呼吸系统和皮肤会产生严重损害，长期接触可引起支气管炎、视力障碍、肾损害等。以V₂O₅为主要活性成分的钒钛体系脱硝催化剂在生产过程中会产生污染，废旧催化剂难以处理，且原料价格昂贵。环保部规定电厂对失效催化剂应优先进行再生处理，失效且不可再生的催化剂应严格按照国家危险废物处理处置的相关规定进行无害化处理。

目前国内现有专利中，(CN1475305)、(CN1777477)、(CN1792431)三项专利均是以V₂O₅为活性组分，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂脱硝活性高、抗中毒性能好，是国外脱硝催化剂的集成技术。其中专利(CN1475305)是以活性炭为支撑体制备的整装蜂窝脱硝催化剂，该催化剂低温活性高。不足的是该催化剂抗硫性能差，支撑体易粉化。专利(CN1777477)主要描述的是对V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化体系蜂窝整装脱硝催化剂的改进。专利(CN1792431)是以堇青石蜂窝陶瓷为支撑体，以V₂O₅-WO₃/TiO₂-Al₂O₃为催化活性体系的整装催化剂。不足的是专利2和3催化剂成本昂贵，主要原因是助催化剂WO₃和MoO₃加入量大，本身原料价格高昂，且有毒性。(CN1401416)和(CN1457920)两项专利都是以堇青石蜂窝陶瓷为支撑体，催化体系是CuO/γ-Al₂O₃，不足的是该催化剂易粉化，耐磨性差。(CN101804344)专利是以碳纳米管为载体，锰的氧化物为催化活性组分，活性温度区间为150～250℃，不足的是该催化剂耐磨性较差、低温抗中毒性能较差。(CN101296748)专利是以蜂窝沸石为载体，铁、铈、锡、镓为催化活性组分，不足的是该催化剂低温抗中毒性能较差。(CN1792455)专利是以蜂窝状活性炭为载体，铁、锰、钒的一种或几种金属氧化物为催化活性组分，活性温度区间为120～250℃，不足的是该催化剂抗压碎强度低、低温抗中毒性能较差，且钒原料有毒。(CN101554581)专利是以氧化铝、氧化锆为载体，银、钯贵金属为催化活性组分，活性温度区间为230～280℃，不足的是该催化剂成本昂贵、低温抗中毒性能较差。(CN101254464)专利是以钛锆复合氧化物为载体，以锰的氧化物为催化活性组分，并添加钒、铬、铁、铜、镍、铈的氧化物为助催化剂，活性温度区间为100～300，不足的是该催化剂低温抗中毒性能较差，且钒原料有毒。

鉴于国内烟气脱硝催化剂的开发经验与不足，研发具有自主知识产权的高效、无毒、廉价的烟气脱硝催化剂已成为我国烟气脱硝的燃眉之急。

发明内容