[发明专利]一种高强度烟气脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂的制备方法，尤其是涉及一种高强度氨选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

来自固定源（电厂、工业锅炉及炼厂）的氮氧化物（下称NOx，主要是NO和NO₂）是大气主要污染物，它导致酸雨和光化学烟雾的形成，并对人体呼吸系统造成伤害。因此，世界各国都对NOx的排放制定了严格的排放标准。

固定源NOx的控制可通过改进燃烧方式和烟气脱硝两种类型的技术，改进燃烧方式包括LNB（低NOx燃烧器）、OFA（燃尽风技术）和再燃技术，但这些方法的NOx去除率一般都不高，不能满足目前的排放标准。因此，有必要采用烟气处理技术。NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）是所有烟气脱硝技术中最成熟和应用最广泛的NOx排放控制技术，NH₃-SCR具有效率高、选择性好和投资少等优点。

NH₃-SCR技术的核心是高活性、高选择性和稳定性的催化剂。商业催化剂主要有三种类型：贵金属类型，金属氧化物类型和分子筛类型。贵金属催化剂始于20世纪70年代，贵金属催化剂对NH₃选择性还原NO具有很高的活性，但同时它对NH₃的氧化反应同样具有高活性。因此，贵金属催化剂很快被金属氧化物催化剂所替代，目前贵金属催化剂主要用于汽车尾气的净化。分子筛催化剂则主要用于燃气高温尾气中NO的消除。金属氧化物催化剂是目前使用最为广泛和有效的催化剂，金属氧化物催化剂的组成是以TiO₂为载体，V、Co、Cu、Fe、Mn、W、Mo、Ce等为活性组分。

在实际应用中，NH₃-SCR催化剂通常安装在电除尘器之前以尽可能的利用烟气温度。烟气中通常含有较高浓度的粉尘，粉尘浓度最高可达100 g/m³，粉尘主要是Si、Al、Fe、Ca、Mg和碱金属的氧化物。烟气通过催化剂床层时，粉尘颗粒与催化剂表面发生碰撞，使催化剂表面受到侵蚀和磨损。

US53911530A公开了一种脱硝催化剂的制备方法，将挤出的V-W/TiO₂催化剂端部涂覆一层涂层，涂层组分选自磷酸盐、磷酸氢盐、硅酸盐和硼酸盐中的一种或几种，涂覆后进行热处理来提高催化剂的端基强度和抗磨蚀性能。

US4188365公开了一种催化剂，过渡金属为活性组分，粒度为0.1-100um的二氧化钛和粘土为载体。为增强催化剂的强度，在催化剂中添加了无机玻璃纤维、硅溶胶。

US5198403公开了一种含有锐钛矿型的TiO₂以及玻璃纤维（TiO₂重量的10%，1-8mm长）和无碱的粘土（TiO₂重量的4%）的 挤出成型的脱硝催化剂。加入的玻璃纤维明显的改善了多孔陶瓷结构的强度和硬度。

CN 1628906A公开了一种催化剂载体及由此制得的具有改善的抗侵蚀性能的脱硝催化剂。催化剂载体含有至少20%（重量）的锐钛矿型二氧化钛，而且催化剂载体中含有至少2%（重量），且小于80%（重量）的硅藻土。

上述催化剂或者采取端基硬化的方式，或者在催化剂载体中添加具有良好强度的氧化硅、玻璃纤维或者硅藻土等无机物。端基硬化的方式只能局部提高催化剂强度和耐磨蚀性能；采用混合方式添加玻璃纤维、硅藻土、二氧化硅的等无机组分与二氧化钛不能充分的结合，仍然存在强度不足的缺点。CN101954290 A公开了一种新型复合载体SCR烟气脱硝催化剂。采用溶胶-凝胶法使钛酸丁酯在介孔SiO₂中水解制备TiO₂-介孔SiO₂载体，然后将助催化剂及活性组分负载在载体上。采用该方法制备的催化剂TiO₂与SiO₂结合紧密，并使活性组分更容易分散且有利于气体进入孔道与催化剂充分反应。但该专利中采用钛酸丁酯作为钛源，乙醇为溶剂，存在成本高、操作复杂等缺点。