[发明专利]一种SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物的主要危害有：对人体的损害作用；形成酸雨和酸雾；与C_xH_y形成光化学烟雾；破坏臭氧层。NO_x主要来源于燃料燃烧过程和各种工业生产过程。燃煤锅炉等排放的烟气量大，且其中90％以上的NO_x以难溶于水的NO存在，控制相对困难。2011年7月29日，国家环境保护部对《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)进行了第三次修订，规定自2012年1月1日起，所有新建火电机组NO_x排放量限值为100mg/m³，排放标准日益严格。作为目前效率最高、最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，SCR也已成为我国烟气脱硝的首选技术。

由于在工业应用中，SCR脱硝系统通常采用高灰布置方法，催化剂长时间暴露在烟气组分复杂的运行环境中，飞灰中的K、Na、Ca、Si、As等会使催化剂污染或中毒，引起催化剂失活。相比于一般燃煤电厂，水泥炉窑尾气、垃圾焚烧炉和生物质发电站烟气的碱金属和碱土金属含量更高，中毒问题也更为严重。

目前，国内已申请的SCR脱硝催化剂的专利中，以各种类型脱硝催化剂的制备工艺为主，但缺少对碱金属和碱土金属等有良好抗性的催化剂。公开的Ce/Zr催化剂中，CeO₂一般作复合载体或助催化剂。

申请(专利)号200910087773.7的中国发明专利公开了一种低钒脱硝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂是以锐钛矿型二氧化钛为载体，以五氧化二钒为主活性组分，三氧化钨和氧化铈为发挥协同效应的次活性组分，其组成表示为V₂O₅-WO₃-CeO₂/TiO₂，在所述催化剂中，V₂O₅以偏钒酸铵的形式加入，含量为催化剂总重量的0.1％，次活性组分WO₃以仲钨酸铵的形式加入，含量为催化剂总重量的6～9％，CeO₂以硝酸铈的形式加入，含量为催化剂总重量的1～10％，该催化剂采用共浸渍法制备。

申请(专利)号CN201110115172.X的中国专利文献公开了一种用于脱硝的CeO₂-ZrO₂基SCR催化剂及其制备，该催化剂具有三层结构，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，在所述载体上负载活性涂层，在所述活性涂层上负载改性涂层。堇青石载体起到骨架担载作用，催化剂的活性涂层主要起到活化NOx和NH₃的作用，改性涂层主要起到存储NH₃的作用，避免了催化剂高温应用时NH₃在其表面的深度氧化，且提高了催化剂的抗硫中毒性能。

以上公开的催化剂均能有效的催化还原剂转化烟气中的氮氧化物，但是上述催化剂对烟气中的碱金属和碱土金属没有抗性，当烟气中的碱金属或碱土金属含量较高时，用上述催化剂进行催化容易造成催化剂的中毒，催化活性不理想，造成成本的增加。

发明内容

本发明提供了一种SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用，以硫酸化氧化锆为载体制备脱硝催化剂，通过载体的强酸性位提高催化剂的抗碱金属和碱土金属中毒性能。

一种SCR脱硝催化剂，以硫酸化的氧化锆为载体，在所述的载体表面负载稀土金属氧化物，所述的稀土金属氧化物中的金属与载体中锆元素的摩尔比为0.005～2，所述的稀土金属氧化物为铈或镧的氧化物。

氧化锆具有很好的热稳定性和良好的机械性能，是一种优良的载体，将氧化锆载体在在硫酸溶液中浸渍进行硫酸化，修饰上硫酸根离子，使氧化锆载体具有强酸性，强酸性位提高催化剂的抗碱金属和碱土金属中毒性能；稀土金属氧化物作为活性成分分散在载体表面，催化烟气中的SCR脱硝反应。

本发明的催化剂以硫酸化氧化锆为载体，铈或镧的氧化物为活性组分，钒、钼、钨和锗的氧化物中的至少一种作为助催化剂，尤其适用于含有碱金属和碱土金属的烟气脱硝，具有良好的脱硝活性和抗碱金属和碱土金属中毒性能，不仅可以适用于我国复杂多样的燃煤烟气，延长催化剂使用寿命，而且能够满足未来生物质燃烧废气和焚烧炉废气的脱硝催化剂的需求。