[发明专利]用于低温烟气脱硝的催化剂及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温选择性催化还原脱硝催化剂及其制备和应用。该催化剂在低温和高空速下实现对氮氧化物的高效净化。

背景技术

工业尾气特别是垃圾焚烧和燃煤电厂排放气中含有大量的氮氧化物(NO_X)，一旦进入大气将成为主要的空气污染源和光化学污染源。随着我国环保法规的日益严格，控制氮氧化物污染物的排放对我国国民经济可持续发展具有极其重要的意义。目前工业上广泛采用的脱除NO_X的技术有低NOx燃烧技术、非催化选择性还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)和湿法脱硝等技术。以氨为还原剂的SCR技术，因其技术成熟、脱硝率高，正得到越来越广泛的应用。但是，现有工业SCR催化剂的工作温度高于350℃，需对低温烟气再加热，导致能耗增加；同时为保证脱硝率，装置只能在低空速下(2000～4000h^-1)运行，造成催化剂填装量大，加大了投资和维护费用；另外现有工业用SCR催化剂多采用V₂O₅-WO(MoO₃)-TiO₂三组份体系，所需原料价格高，催化剂昂贵。这些问题都限制了SCR技术的应用。

针对传统SCR催化剂的不足，研究者不断进行改进工作。美国专利US4925825公开了一种改性V₂O₅-MoO₃-TiO₂催化剂，在350℃以下实现了NO的初始转化率大于90％。中国专利CN1792455A公开了一种用于蜂窝状活性炭负载金属氧化物催化剂，在120～250℃下，操作空速500～3000h^-1的条件下，实现了NOx转化率为50～95％。中国专利CN101011659A公开了一种用于锅炉低温烟气的SCR脱硝的活性炭纤维负载锰和铈氧化物催化剂，在温度小于200℃的低温烟气中，该催化剂实现90％以上的氮氧化物脱除效率，但操作空速不详。SCR催化剂的性能得到了改善，但在低温活性、高空速反应活性方面仍需提高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种在低温高空速下实现高效脱除氮化物的用于低温烟气脱硝的催化剂及其生产方法和用途。

为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种用于低温烟气脱硝的催化剂，催化剂由主活性组份(A)和助活性组份(B)构成，主活性组分(A)为锰的氧化物，助活性组份(B)为钴、铈、铜、铁、钼、锌、锡中的一种或几种金属氧化物，主活性组份(A)和助活性组份(B)的金属元素摩尔比范围是(A)∶(B)＝2∶1～100∶1。

催化剂中还含有添加剂组份(C)，添加剂组份(C)是碳酸锰、氯化铝、氯化高铁、柠檬酸中的一种或几种，主活性组份(A)的金属元素和添加剂组分(C)的摩尔比范围为(A)∶(C)＝10∶1～1000∶1。

一种用于低温烟气脱硝的催化剂的生产方法，包括下列方法之一：

方法一包括下列步骤：

(1)将锰的盐溶液与沉淀剂反应，得到含锰沉淀物；

(2)将钴、铈、铜、铁、钼、锌、锡中的一种或几种金属的盐溶液与步骤(1)得到的含锰沉淀物混合，烘干、焙烧得到由主活性组分(A)和助活性组份(B)组成的催化剂或由主活性组分(A)和助活性组份(B)及添加剂组份(C)组成的催化剂；

方法二包括下列步骤：

将锰的盐溶液及钴、铈、铜、铁、钼、锌、锡中的一种或几种金属的盐溶液混合并与沉淀剂反应，得到的沉淀经焙烧得到由主活性组分(A)和助活性组份(B)组成的催化剂或由主活性组分(A)和助活性组份(B)及添加剂组份(C)组成的催化剂；

对于方法一和方法二中得到的由主活性组分(A)和助活性组份(B)组成的催化剂，还加入添加剂组份(C)浸渍、烘干，得到由主活性组分(A)和助活性组份(B)及添加剂组份(C)组成的催化剂。

所述盐溶液是硝酸盐、氯化盐、醋酸盐、硫酸盐中的一种或几种。

所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铵、氨水中的一种或几种。

沉淀反应时间为1～300分钟；沉淀反应温度为20～50℃；反应终点的PH值为7～14；焙烧温度250～500℃，焙烧时间2～24小时。

沉淀老化时间为0.5～24小时。