[发明专利]一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱汞催化剂，具体涉及一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂，本发明还涉及了该催化剂的制备方法。

背景技术

随着我国电力行业对大气污染物控制技术的不断发展，燃煤烟气中排放的汞造成的危害日益受到关注。由于我国燃煤中的汞含量较高，因此燃煤电厂排放的汞污染问题严重，我国所面临的国际社会压力也越来越大，对燃煤烟气汞污染控制技术的研究成为必然。我国最新制定的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）明确规定，汞及其化合物的排放限值为0.03mg/m³。

燃煤电厂产生的烟气中，汞主要以三种形态存在：颗粒态（Hg^p）、氧化态（Hg²⁺）以及元素态（Hg⁰）。前两种形态的汞易于被除尘器以及脱硫装置有效捕集脱除，但是元素态的汞因挥发性高、水溶性低很难被燃煤电厂现有的设备有效脱除，因此对Hg⁰的控制技术的研究成为燃煤烟气中汞污染控制的关键所在，也是一个需要解决的难点问题。

各国对汞控制研究的过程中发现，直接采用活性炭吸附法将烟气中的Hg⁰脱除尽管有效，但脱除成本很高，不适于大规模推广，若采取一些措施将Hg⁰氧化为Hg²⁺，再通过除尘器和湿法脱硫装置加以去除是比较可行的烟气脱汞方式。研究表明，选择性催化还原催化剂(Selective Catalytic Reduction，SCR)能够促进烟气中的HCl对零价汞的氧化，但是对实际燃煤电厂的SCR反应器对汞脱除性能测试的结果表明，SCR反应器对零价汞的氧化效果不佳（平均低于40%），难以满足要求。

发明内容

本发明目的之一是提供一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂，该脱汞催化剂对零价汞的氧化具有催化作用，尤其在较低浓度的HCl的情况下，都具有较高零价汞去除率，能够有效地将烟气中不易去除的单质汞转化为可被除尘器及脱硫装置捕集的二价汞，适用于燃煤烟气中汞及其化合物脱除。

本发明目的之二是提供上述脱汞催化剂的制备方法。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂，包括作为载体的二氧化钛以及负载在载体上的催化活性组分，所述催化活性组分包括主活性组分氧化锰(MnO₂)和活性助剂铌(Nb)。

本发明所述主活性组分氧化锰(MnO₂)的负载量为3~10wt%，所述活性助剂铌(Nb)的负载量以五氧化二铌(Nb₂O₅)计为1~5wt%。

本发明中，活性组分MnO₂对单质汞的催化氧化具有较高的活性，添加助剂Nb之后，Nb负载于二氧化钛之上，可以有效地增强催化剂的酸性，使得主活性组分中的锰在载体二氧化钛的活性位点增多，从而增强催化剂的活性。同时，Nb可以保持催化剂在高温下的高比表面积，提高催化剂的热稳定性。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂的制备方法，将主活性组分氧化锰(MnO₂)的前驱体硝酸锰加水搅拌溶解后，加入五氧化二铌(Nb₂O₅)的前驱体硝酸铌搅拌均匀，制得复合浸渍溶液，将载体二氧化钛粉末浸入复合浸渍溶液中，进行搅拌混合，在60℃下水浴加热并不断搅拌，使氧化锰(MnO₂)、五氧化二铌(Nb₂O₅)及载体充分混合反应4～6h，110℃干燥10～12h，研磨，在马弗炉中程序升温至350～500℃焙烧4～6h，然后自然冷却至室温，制得脱汞催化剂。

所述的复合浸渍液中MnO₂与Nb₂O₅的质量比为1﹕1～10﹕1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的催化剂对零价汞具有较好的催化作用，制备工艺简单，无需增加专用的脱汞设备，经过加工成型后，可以放置于SCR反应器中脱硝催化剂的下层，实现零价汞的高效氧化，进而被下游的湿法烟气脱硫系统捕集脱除，非常适合于燃煤电厂烟气中汞的脱除应用推广。

具体实施方式

实施例1