[发明专利]一种添加SiO2的脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种添加SiO₂的脱硝催化剂及其制备方法。 

背景技术

氮氧化物NOx是主要的大气污染之一， NOx包括NO，NO₂，N₂O，N₂O₃，和N₂O₄等，主要以NO和NO₂的形式存在。燃煤电厂是NOx排放最主要的来源，我国氮氧化物NOx排放近70%来自于煤炭燃烧。氮氧化物的排放会造成酸雨，温室效应和臭氧层破坏等环境问题，严重危害人类健康和社会发展。 

目前，世界上工业应用的脱硝技术主要分为低NOx燃烧技术、SNCR技术和SCR技术。选择性催化还原（SCR）脱硝技术具有极高的NOx脱出率，是目前应用最多、最成熟的烟气脱硝技术，该技术是在有催化剂存在的条件下利用NH₃等还原剂将NOx还原成N₂和H₂O,从而达到脱除NOx，消除污染的目的。 

催化剂是SCR技术的核心，其成分组成、结构及相关参数直接影响SCR技术的脱硝效率及运行情况。SCR催化剂按其成分组成分为贵金属型、金属氧化微型和沸石分子筛型。目前应用最广泛的是金属氧化微型催化剂，其中，钒类催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂）应用最广泛，其催化剂载体TiO₂为脊性材料，遇水有一定的水硬性，易与模具等粘结，所以为制备具有一定形状、机械强度、比表面积和活性的催化剂，通常需添加各类添加剂，如粘合剂、助挤剂、润滑剂等。研究表明在催化剂中，各类添加剂，如粘合剂、助挤剂、润滑剂等的成分、添加量和加入方式等条件对于SCR催化剂的性能影响巨大。 

随着我国经济发展对煤炭需求的日益增加，NOx排放量也在不断增加，因此对于具有高效能的优质脱硝催化剂非常需要。目前我国制备脱硝催化剂时，为提高脱硝催化剂的性能加入的添加剂主要包括玻璃纤维、聚丙烯纤维（P-Chop）、羧甲基纤维素（CMC）、聚氧化乙烯（PEO）等，这些添加剂的加入使催化剂的机械性能有所改善，但效果均不是很理想；另外目前国外企业掌握并垄断了催化剂制备技术，这就造成优质高效的脱硝催化剂成本较高。因此目前研制出优质高效和成本低廉的脱硝催化剂是当前烟气脱硝技术领域急需解决的问题。 

NOx对环境的污染已经成为全球性的不可忽视的问题，我国氮氧化物排放近70%来自于煤炭燃烧，而燃煤电厂是NOx排放的最主要的来源，对燃煤电厂NOx排放进行控制意义重大。目前，选择性催化还原（SCR）是当今燃煤电厂应用最广泛的烟气脱硝技术，催化剂是SCR技术的核心，目前商用SCR催化剂大多是以具有锐钛矿结构的TiO₂为载体的钒类催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂）。国外己经发展到比较成熟的阶段，SCR脱硝催化剂的生产已经商业化。因催化剂载体TiO₂为脊性材料，且遇水有一定的水硬性，易与模具等粘结，所以为制备具有一定形状、机械强度、比表面积和活性的催化剂，通常需添加各类添加剂，如粘合剂、助挤剂、润滑剂等。目前，在成型商业催化剂中，各种黏结剂，助挤剂等添加剂占总重量的10%左右，但对于各种黏合剂和助剂的成分，含量和加入方式属于技术机密，而这些条件对于SCR催化剂的性能影响巨大。由于国外企业掌握并垄断了催化剂制备技术，造成催化剂成本较高，随着我国经济发展对煤炭需求的日益增加。因此研制具有低成本且机械性能较好的国产催化剂对于我国烟气脱硝技术的发展具有重要意义。 

 研究表明在成型商业催化剂中，粘结剂、结构助剂的成分、含量和加入方式等条件对于SCR催化剂的性能影响巨大。利用国产原料制备脱硝催化剂，将导致原材料配方发生改变，因此有必要对催化剂配方中粘结剂、结构助剂含量进行相应的调整和优化。粘结剂包括玻璃纤维、羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PEO）等，在商业催化剂中含有一定量的硅铝酸或玻璃纤维，在催化剂中适用这些无机助剂会使催化剂的机械性能有所改善。 

作为催化剂的重要组成部分，对于优质的脱硝催化剂添加剂和粘结剂的开发也是当前烟气脱硝技术领域急需解决的问题。选择合适的催化剂添加剂、添加剂的成分、含量以及加入方式将对改善催化剂机械性能、降低催化剂成本具有重要意义。 

  

发明内容