[发明专利]一种挤出成型的低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制领域，主要涉及燃煤锅炉低温烟气氮氧化物的处理技术，具体为一种挤出成型的低温SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

随着能源消费的持续增长，以燃煤锅炉为主的固定源向大气中排放氮氧化物的量越来越大。而氮氧化物NOx是引起酸雨、光化学烟雾、近地面臭氧浓度增高等大气污染问题的主要污染物。因此，NOx减排技术一直是各国关注的重点，随着《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》的颁布，控制燃煤电厂NOx的排放已成为“十二五”期间电力环保的重中之重。

目前，利用氨NH₃作为还原剂，选择性催化还原（SCR）脱除NOx技术是应用最广泛的烟气脱硝技术。其应用的催化剂主要是V₂O₅/TiO₂系列，它具有很高的催化活性，但在国内应用主要有以下几点不足：一是反应温度较高，一般操作温度为350℃左右，为了满足温度需要，一般将催化床层布置于除尘器之前，但是这种布置方法一方面会引起催化剂的SO₂和碱金属中毒，以及粉尘的堵塞，另一方面需要较大的炉后空间；二是活性组分中的钒有毒，对生态环境及人体健康不利；三是工程技术和催化剂的成本很高。

根据我国大多数电厂锅炉排烟温度的范围，降低脱硝成本，需大力发展低温SCR技术，低温SCR将反应温度降低到100-200℃，可以将SCR反应器布置在除尘器或引风机后的炉后空间，对大多数机组的布局不产生大的影响，另外，由于烟气温度的降低，低温SCR将会有效减小反应器的体积，同时由于采用的是低飞灰布置，催化剂的运行环境相对较好，节约系统运行维护的工作量，因此低温SCR比高温SCR更具有经济优势，是非常有竞争力的技术。

为了开发低温SCR技术，国内外的科研工作者进行了一系列研究。目前已开发了少量的低温SCR催化剂，有共沉淀法制备的MnOx/CeO₂催化剂，溶胶-凝胶法制备的Mn-Ce/TiO₂、Mn-Fe/TiO₂系列催化剂，共沉淀制备的MnOx/TiO₂等，并通过加入助催化剂，提高催化剂抗二氧化硫和水蒸气的能力。但是低温SCR催化剂在国内外的研发中，技术上相对还不成熟。特别是已有催化剂制备方法大多是粉体形式，而在工业应用中必须加以处理才能使用，有研究提出了采用堇青石、凹凸棒石等进行负载活性组分的方法，这些方法在活性组分在载体上的附着力方面尚待加强，而且载体本身对催化剂活性和抗二氧化硫和水蒸气的能力仍会产生影响。从面向低温SCR应用的角度考虑，需要一种新的可行的成型低温SCR催化剂。

发明内容

本发明目的是为了推广应用低温SCR技术，提供一种用于低温烟气的SCR催化剂及其制备方法，该催化剂活性高、稳定性好、传质阻力小、具备较高的机械强度、耐久性好。

该催化剂的制备方法采用挤出成型法，工艺设计巧妙，制成的催化剂活性和抗二氧化硫、水中毒能力符合应用要求，在保持催化剂活性和抗二氧化硫和水中毒能力的同时，保证了催化剂颗粒具备一定的机械强度。

本发明提供了一种以TiO₂、氧化锰MnOx为主要组分，并加入铈Ce、锆Zr、硅Si、钛Ti、钒V、钼Mo、钨W、铬Cr、金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钴Co等元素进行改性。为此，本发明采用上述一种或几种元素，TiO₂可选用纳米二氧化钛粉、偏钛酸或TiO₂粉和偏钛酸的混合物的形式，适当加入粘结剂和胶溶剂，粘结剂可选用聚乙烯醇、可溶性淀粉、甲基纤维素、聚乙二醇、田菁粉中的一种或几种，胶溶剂可选用酒石酸、乳酸、丙二醇、柠檬酸、硝酸、草酸、甲酸、乙酸中的一种或几种，本发明的特征在于本发明采用上述物质，基于采用捏合、挤压、整形的方法，制成活性和抗二氧化硫、水中毒能力符合应用要求的、具备一定强度的低温SCR催化剂。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种低温烟气SCR催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

1）将粘结剂用5-30倍重的水溶解，加入适量胶溶剂，搅拌均匀，形成凝胶备用；其中，粘结剂重量为TiO₂的0.01-0.1倍，胶溶剂重量为TiO₂的0.01-0.1倍；