[发明专利]高活性和强抗硫性的低温选择性催化还原NOx的催化剂

说明书

技术领域

本发明属于大气净化技术领域，特别涉及一种环境催化领域氨选择性催化还原(NH₃-SCR)法低温脱除NO_x和高抗硫性的催化剂及其制备方法和应用。 

背景技术

氨选择性催化还原(NH₃-SCR)是脱除固定源(如火电厂)排放的氮氧化物的最有效且已商业化的方法。在传统的NH₃-SCR技术中，根据SCR反应器相对于电除尘器的安装位置，可将SCR技术分为高含尘工艺和低含尘工艺两种方式。在高含尘工艺中，SCR反应器布置于锅炉省煤器和空气预热器之间，这种布置方式的优点是烟气温度高，满足了催化剂活性要求，在商用的催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂上，300℃时NO转化率达90％以上。缺点是高尘烟气中含有大量的粉尘和SO₂易导致催化剂堵塞和中毒，对催化剂的防磨损和防堵塞的性能要求高。在低含尘工艺中，SCR装置布置在除尘系统之后，脱硫装置之前。此时虽然烟气中的飞灰含量大幅减少，但SO₂的影响依然存在，同时尾气温度也下降许多。为了满足催化反应温度的要求，需要安装蒸汽加热器和烟气换热器，致使投资增加，工业上鲜有应用。低温NH₃-SCR技术是将SCR装置置于脱尘脱硫系统之后，避免了飞灰和SO₂对催化剂的毒化作用，同时避免商用V₂O₅-(WO₃)/TiO₂催化剂由于高温操作(＞350℃)所必需的烟气预热能耗，近年来得到众多学者的关注。然而，烟道气即便经静电除尘器和脱硫装置后，还残留少量SO₂，由此导致硫酸盐在催化剂表面的沉积及活性位的毒化而使催化剂的活性下降。 

金属氧化物催化剂目前已实现商业化，一般以TiO₂、SiO₂、Al₂O₃等为 载体，其中TiO₂具有较高的抗SO₂毒性和稳定性，是最常用的载体材料。活性金属组分包括V₂O₅、WO₃、Fe₂O₃、CuO、CrO_x、MnO_x、MoO₃、MgO和NiO等金属氧化物或其相互作用形成的复合氧化物。在商用催化剂中，由于V₂O₅不仅具有较高的脱硝效率，而且可以同时促进烟道气中SO₂向SO₃转化，从而达到同时脱硫脱氮的目的，因此为最重要的主催化剂。负载型锰基催化剂研究较多，如Kijlstra等(J.Catal.，1997，171：219-230)用浸渍法制备的MnO_x/Al₂O₃催化剂在无SO₂和H₂O条件下，150℃时NO_x转化率可达72％，但其稳定性不佳，前50h内的转化率下降较快，之后逐渐稳定在40％左右。Ettireddy等(Appl.Catal.B：Environ.，2007，1-2：123-134)开发的MnO_x/TiO₂在氧气存在条件下，氨选择性催化还原NO具有很高的活性。目前商用SCR催化剂多以TiO₂为载体，以V₂O₅、V₂O₅-MoO₃或V₂O₅-MoO₃-WO₃为活性组分。WO₃、MoO₃等作为助剂加入，能有效地抑制V₂O₅与SO₂的反应。但是，这些催化剂适宜的起活温度均为中、高温，在低温范围内基本不具有可应用的反应活性。故开发高活性、高选择性、且具有高耐硫性能的低温SCR催化剂，对其工业化具有重要意义。 

发明内容