[发明专利]一种催化裂化再生烟气净化用钒钛介孔微球固溶体催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种钒钛介孔微球固溶体催化剂、制备方法及其用途，具体地，本发明涉及一种催化裂化再生烟气净化用钒钛介孔微球催化剂、制备方法及其用途，更具体地，本发明涉及一种用于催化裂化再生烟气中NO_x催化消除的微球形貌钒钛催化剂及其制备方法，本发明还涉及介孔结构微球形貌载体在降低工业烟气中NO_x完全催化氧化温度的方面的用途。

背景技术

FCC(流化催化裂化)是炼油厂生产轻质油品的主要方法之一。在催化裂化反应过程中，原料油发生裂化的同时，其中30％～50％的含氮化合物进入油焦，并随之沉积在催化剂表面。在再生器烧焦过程中，大部分含氮化合物转化为N₂，但也有10％～30％转化为NO_x随再生烟气排出，因此，工业生产所排放烟气中存在大量的NO_x，这是炼油厂的主要污染源之一。

同时，由于原油加工业的迅速发展和原油劣质化的不利影响，炼油企业的NO_x排放量越来越大。目前，FCC再生烟气中NO_x排放问题已成为中国石油各炼油企业的共性问题，严重地制约了中国石油行业节能减排和清洁生产工作的向前推进。

目前，控制NO_x排放的措施大致分为两类：一类是燃烧控制技术，即通过各种技术手段，抑制或还原燃烧过程中的NO_x，达到降低NO_x排放的目的。另一类是烟气净化技术，即脱除烟气中的NO_x，其中SCR法被认为是最好的烟气脱氮技术，它是在特定催化剂作用下，用氨或其它还原剂选择性的将NO_x还原为N₂和H₂O的方法。在SCR技术中，关键问题是要选择优良的催化剂。催化剂的使用不仅可以使烟气中的NO_x含量降低，减少大气污染，而且还决定了脱硝效率。选择适当的催化剂不仅可以节省设备投资，还可以提高催化剂的再生质量和烟气余热利用效率。

目前，工业化的SCR催化剂采用以钒钛类氧化物催化剂为主，取得了显著效果。但钒钛类催化剂不仅起活温度高，而且V₂O₅有助于将烟气中SO₂的氧化以及N₂O的形成，由此导致催化剂寿命缩短以及选择性降低的缺陷同样明显，不利SCR反应的进行。而且，烟气脱硝SCR技术已经非常成熟，但其投资和运行费用仍然很高，限制了SCR技术的发展应用。因此，开发可大大降低成本费用的低温SCR催化剂，寻找高效催化剂载体仍然是解决这些问题的主要途径。

无论是机动车尾气还是炼化装置所排放的烟气中含有大量的NO_x，对环境和民众健康造成极大危害，开发高效催化剂是消除NO_x减少其排放的最有力途径。在脱硝反应的催化剂影响因素中，载体对反应活性影响相对较大。在金属氧化物载体中，锐钛矿结构的TiO₂载体，因钒氧化物等在TiO₂的表面有很好的分散度，SO₂氧化生成的SO₃与TiO₂发生的反应是很弱的且是可逆的。故TiO₂表面生成的硫酸盐的稳定性要比在其他氧化物如Al₂O₃和ZrO₂要差，因此钛基载体的优良特性及V的优良活性可以有效地结合起来，据此采用特定的制备工艺则有望合成出活性优良的催化剂。

类似活性炭-陶瓷、活性炭纤维等多孔材料在脱硝载体方面的应用也引起了广大研究者的关注。中孔(2～50nm)结构对催化剂的NH₃-SCR脱硝活性影响明显。这种多孔材料一般具有较大的比表面积，不仅可以提高活性组分的分散度，而且随着中孔容积的增加，脱硝活性逐渐提高。CeO₂因Ce⁴⁺/Ce³⁺存在较好的可逆转化而具有优良的氧化还原性能和储放氧能力，可在一定程度上拓宽脱硝反应的活性温度窗口和提高催化剂的氧化还原性能。

众所周知，催化剂的制备方法对其性能有着至关重要的影响。不同的制备方法所合成的催化剂在价态、结构、形貌等诸多方面都存在较大的差异，从而导致物理化学性质方面的不同，进而造成催化性能的变化。目前广泛采用的金属活性组分担载方法主要有：浸渍法、共沉淀法、沉积沉淀法、离子交换法等。