[发明专利]一种整体型一氧化氮低温氧化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废气治理领域，尤其涉及整体型一氧化氮低温氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物（NOx，一般90%-99.5%为NO，其余为NO₂）是主要的大气污染物之一，不仅对人体健康产生危害，而且是PM2.5颗粒、臭氧和酸沉降等二次污染的重要前体物。2012年1月1日我国实施的《火电厂大气污染物排放标准》对新建火力发电锅炉及燃气轮机组排放废气作了规定，要求NOx排放不能超过100mg/m³。NOx的排放源包括移动源和固定源。移动源主要为汽车尾气，固定源则主要为通过化石燃料燃烧提供能源的各类工矿企业，如火电厂。此外，硝酸生产厂等化工企业也排放含NOx尾气。目前人为排放的NOx中95%以上来自化石燃料的燃烧过程，因此有效地控制固定源的NOx排放是解决我国NOx污染的关键问题。

在各种控制固定源NO_x排放的技术中，NH3选择性催化还原NO_x（NH₃-SCR）工艺是目前国际上行之有效、应用最广的烟气脱硝技术。该技术商用的催化剂是V₂O₅或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂催化剂，有效工作温度为300-400℃。但是我国火电厂或硝酸厂等的烟气排放温度通常在室温至180℃之间，而商用NH₃-SCR催化剂在低温下基本丧失了催化活性。因此，亟需开发出低温脱硝技术。

上世纪七十年代，日本科学家提出了气相氧化-吸收脱硝技术，其思想是利用气相氧化的方法，将废气中NOx中溶解度较小的NO通过废气中的低浓度O₂氧化成NO₂、N₂O₅等，然后再用碱性、氧化性或者还原性的吸收液进行吸收，从而达到降低废气中NO_x排放的目的。该方法工艺简单，操作成本低，不仅能实现废气脱硝净化，还能实现NO_x的资源化利用，因而引起了工业界的广泛重视。然而此类技术目前仍未大规模工程化。

从已研究过的NO氧化催化剂来看，负载型贵金属Pt催化剂和Mn、Co、Cu、Cr、V等过渡金属氧化物催化剂的活性较高。例如中国发明专利CN101028596A公开了一种NO氧化催化剂，是一种锰基纳米粉体氧化物，利用共沉淀的方法制备，催化氧化转化率高，当反应温度为200℃时即获得约70％的催化转化效率，当温度升至400℃时，废气中NO₂/(NO+NO₂)的比值可高达92％。中国发明专利CN102188979A介绍的催化氧化法烟气脱硝催化剂是以钛交联粘土为载体，浸渍法制备而成，当NO体积分数为500ppm，O₂体积分数为15％，空速为13000h^-1时，NO的氧化度可以达到45％。再如中国发明专利CN102451679A公开了一种NO氧化剂，以二氧化锰为活性成分，以耐熔惰性材料为载体，活性组分包覆在载体表面，可以在常温下将气体中的低浓度NO快速完全地氧化为二氧化氮，但不适用于高空速下利用烟气中的低浓度O₂对NO进行催化氧化的过程。

由于工厂排放含NOx废气一般是在流程尾部，流量大但气体压力小、温度低，因此要求脱硝催化剂不但具备低温高活性，而且催化剂床层压降应尽可能小，以防止大气倒灌。然而目前研发的NO氧化催化剂的外观形态大多是粉末或小颗粒,不符合工业大型反应装置中催化剂的装填要求，因而无法直接用在工厂含NOx废气的治理流程上。