[发明专利]一种同时脱硫脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，具体地说是一种同时脱硫脱硝催化剂及其制备，用于烟气治理。

背景技术

煤炭、石油等化石燃料的大量消耗，在促进经济快速发展的同时，所带来的大气污染问题也日益严重。据《2011年中国环境状况公报》数据显示，2011年全国二氧化硫排放总量为2217.9万吨，氮氧化物排放总量为2404.3万吨，且氮氧化物排放量呈上升趋势。SO₂和NO_X的大量排放，严重危害生态环境和人类身体健康，治理大气污染迫在眉睫。

既限制二氧化硫排放之后，国家“十二五”规划中明文限定了氮氧化物的排放量。为控制SO₂和NO_X的排放，目前国内主要采用脱硫脱硝一体化技术，即将单独脱硫技术与脱硝技术进行简单整合的一体化技术。其中脱硫主要采用湿法石灰石（FGD）技术，该方法具有技术成熟、脱硫效率高等优点，但也存在着占地面积大、运行费用高、废水及副产物石膏二次污染等问题；脱硝则主要采用选择性催化还原(SCR)技术，还原剂在催化剂的作用下，将NO_X还原为氮气和水，催化剂是SCR技术的核心， V₂O₅/TiO₂及其改性催化剂已经得到工业化应用。然而脱硫脱硝一体化技术不仅没有解决单独脱硫的诸多问题，而且国内SCR技术及所用催化剂几乎全部引自国外或依靠进口，投资和运行成本很高。同时脱硫脱硝技术可在一个过程内将烟气中的SO₂和NO_X同时脱除的技术，不仅节省了空间使设备资源得到有效配置，更重要的是工艺简单，降低了基建和运行成本。所以，开发同时脱硫脱硝工艺将是今后烟气治理技术发展的主要趋势，而相关催化剂及制备方法则是开发这一工艺的工作重心。

发明内容

本发明的目的在于克服传统炭质催化剂机械强度低、易磨损、催化剂床层阻力大、压力不均等的不足之处，而提供一种同时脱硫脱硝催化剂及其制备方法。

本发明的目的是通过如下措施来实施：

一种同时脱硫脱硝催化剂，该催化剂组分包括载体活性炭AC，负载在AC上的主活性组分Nd₂O₃和助催化剂CoO，催化剂中各组分的重量份数含量为：60～98重量份的AC、2～40重量份的Nd₂O₃和0～20重量份的CoO，其中活性组分和助催化剂的总重量份为2～40。

一种同时脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下顺序步骤：

（1）配制钕盐与钴盐混合溶液：按照所述催化剂中各组分的重量份数，换算后称取钕盐、钴盐溶于去离子水中，室温下搅拌至完全溶解，即可得到所用混合溶液，其中所用钕盐为：硝酸钕、醋酸钕，钴盐为硝酸钴、醋酸钴；

（2）催化剂制备成型：称取聚乙烯醇放入步骤（1）所得的混合溶液中，在65～98℃，充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解，然后加入活性炭颗粒或粉末，搅拌均匀后得到催化剂浆料，再继续加热蒸发掉部分水分，蒸发量以适合成型为准，最后根据需要使用不同的成型设备，经挤压成型可制得颗粒状、柱状、蜂窝状催化剂，其中所用聚乙烯醇的平均分子量为20000～200000，其用量为混合溶液质量的0.1～10%；

（3）催化剂活化：首先将步骤（2）中所得成型后的催化剂置于80～150℃干燥2～8h，然后在惰性气体保护下，先后于200～250℃焙烧1～4h，600～1200℃焙烧1～8h，得到催化剂成品。

本发明是针对火力发电厂、冶炼厂、炼油厂等烟气中含有大量SO₂和NO污染物，开发一种能在350～500℃之间使用的同时脱硫脱硝催化剂，该催化剂以CO为还原剂，能有效实现同时催化还原SO₂和 NO_X，并回收单质硫。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明催化剂原料来源广泛，易获取、制备及再生方法简单；机械强度高、磨损小、原料利用率高，适宜大规模生产；本发明以CO为还原剂，可同时脱除烟气中的CO，副产物为单质硫，且生成的单质硫以汽化状态流出催化剂床层，避免了产物附着在催化剂上造成催化剂活性降低或失活；本发明催化剂活性高，稳定性好，可操作温度窗口宽，在350～500℃范围内的长时间模拟试验中，脱硫脱硝率均达90%以上。

附图说明