[发明专利]一种蜂窝状活性炭基脱硝催化剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于一种烟道气脱销用催化剂及其制备、使用方法，具体地说是涉及一种蜂窝状活性炭担载锰、铈催化剂及其制备和使用方法。

背景技术

众所周知，SO_x和NO_x（硝）是造成温室效应以及形成酸雨、光化学烟雾的主要物质，而燃煤电厂烟道气又是排放SO_x和NO_x的主要渠道。据电力科技与环保，2010，26(2): 1-4和中国电力，2009，42(4): 59-62报道，1998、2005年我国SO₂排放量分别为2091万吨、2549万吨；1995年全国NOx的排放量为800万吨，2000年为1500万吨，至2010年已增长到2000万吨。随着工业的快速发展，SO_x和NO_x的排放量也与日俱增，因此如何高效、低成本地脱除工业烟道气中的SO_x和NO_x一直是工业界和学术界关注的焦点。

目前，烟气脱硫技术较为成熟，在一定范围内也得到实际推广和应用。相对脱硫技术而言，脱硝技术仍处于研究阶段。虽然采用空气分级燃烧法、燃料分级燃烧法、尾部烟气再循环法等低氮燃烧技术能在一定程度上降低NO_x的排放浓度，但仍达不到国家制定的排放标准。以NH₃为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前最为有效的烟气脱硝方法，其中蜂窝状催化剂因其具有床层阻力小、比表面积大等特点成为脱硝催化剂的主要载体。目前商用SCR脱硝催化剂主要为蜂窝状V₂O₅/TiO₂系催化剂，其有效使用温度在350~450℃之间，而工业烟道气的排烟温度一般为120~250℃。为此，SCR装置必须置于锅炉空气预热器和除尘器之前，在此位置催化剂容易受到高浓度烟尘和其它组分（如SO₂）的毒害。另外，目前我国大多数锅炉系统其省煤器、空气预热器和锅炉是为一体的，为了将V₂O₅/TiO₂系催化剂成功用于烟气脱硝，必须对现有锅炉系统进行技术改造或烟气预热，显然成本较高。因此，研制低温高活性的蜂窝状脱硝催化剂具有重要意义，而且催化剂具有较宽的高活性温度区间也极为重要。

目前，有关低温蜂窝状脱硝催化剂的研究也有不少报道，如Journal of Catalysis, 2005，233: 166-175报道了在堇青石表面涂层树脂碳担载V₂O₅催化剂；Journal of Catalysis, 2004，226: 138-155和Catalysis Today, 2007，126: 406-411报道了在堇青石表面涂层树脂碳上担载MnO_x催化剂；Carbon, 2004, 42: 445-448报道了在整体式蜂窝状活性炭上担载V₂O₅催化剂。上述催化剂都具有一定的SCR脱硝活性，但在使用温度、抗SO₂毒化性能以及载碳量上又有一定的局限性。例如，MnO_x/涂炭堇青石催化剂，虽在~150℃表现出良好的低温SCR活性，但容易被烟气中SO₂所毒化，且由于蜂窝堇青石孔隙率较低，采用涂敷法制得的蜂窝炭其碳含量低于20wt%。脱除烟气氮氧化物的蜂窝状MnO_x-Fe₂O₃-V₂O₅催化剂（CN1792455A, 2006）在250^oC下脱硝率达95%，但并未考察在100～200℃之间的脱硝性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较宽高活性低温区间的蜂窝状活性炭基脱硝催化剂及其制备方法和应用。 

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种蜂窝状活性炭基脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂以蜂窝状活性炭为载体，负载活性组分氧化锰与氧化铈，所述催化剂组成的重量百分比为：蜂窝状活性炭为74.7~96.3%，活性组分为氧化锰与氧化铈的混合物，其中，MnO：1.3～6.5%；CeO₂：2.4～18.8%。

本发明还提供一种上述催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：