[发明专利]选择性催化还原脱硝催化剂及其制法和应用

说明书

本发明涉及脱硝技术领域，具体涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂及其制法和应用。所述催化剂包括载体、负载于载体上的过渡金属氧化物和稀土改性添加剂，以及以多孔网状金属框架结构分布于载体上的稀土金属聚合物；其中，所述过渡金属氧化物、稀土改性添加剂和稀土金属聚合物在载体上的负载量总量为25%‑35%。本发明所述催化剂在200‑400℃温度区间具有良好的催化活性，脱硝转化率可以达到90%以上，同时向催化体系添加微量稀土改性添加物可以有效改善催化剂的抗烧结性能，该类催化剂能有效提高催化剂抗铅、硫中毒的能力，拓宽低温反应窗口，延长催化剂寿命。

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，主要涉及适用于含NOx烟气及其相似组成的污染气体脱除氮氧化物的催化剂及其制备方法，具体涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂及其制法和应用。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展,环境问题也日益突出。NOx作为主要的大气污染物，严重地危害着生态环境和人类的身体健康。然而NOx的控制与防治研究起步较晚，国外上世纪90年代才开始实际应用。主要原因是在于烟道气中NOx的主要成分为相对稳定难以脱除的的NO。相较于已经比较完善的脱硫技术，NOx与SO₂相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收，更加难以脱除。

目前，对于固定源的NOx的处理技术主要有两大类：其一，燃烧过程控制技术。这类技术主要是通过选择一定的炉型，设计适当的参数以及采用低NOx燃烧技术，从而来控制燃烧过程中NOx。其二，燃烧后控制技术，就是NOx的去除技术，在已产生了NOx的情况下，将这些NOx固定下来或者把它们还原成对环境无害的氮气。炉内的氮氧化物控制技术，一般来说都是以降低锅炉热力效率为代价的，因此，这类技术的的脱硝效率一般来说都不是很高。炉后的烟气处理技术中的SCR技术是一种相当有潜力的脱硝技术。其中，SCR(选择性催化还原)是Selective(选择性)、Catalytic(催化)、Reduction(还原)的英文缩写。

烟气脱硝作为目前最主要的NOx治理方向，烟气脱硝技术可分为：干法(包括氨选择性催化还原法和非催化还原法)和湿法(包括氧化吸收法和直接吸收法)两种。湿法与干法相比，具有装置复杂庞大，排水要处理，内衬材料腐蚀，副产品处理较难，电耗大(特别是臭氧法)等问题；而干法(特别是氨选择性催化还原法)中NH₃对烟气中的NO可选择性吸收，是良好的还原剂，而且NOx经还原后成为无毒的N₂和O₂，脱硝的副产品便于处理。使得目前干法烟气脱硝占主流地位。

通常干法烟气脱硝的方法包括：SCR、SNCR、炽热碳还原法、电子束照射法(EBA)、等离子体法、微生物法。目前世界上发达国家普遍采用的减少NOx排放的方法，主要就是选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术。其中SNCR技术对于温度的控制要求比较高。

SCR技术：运用一定的催化剂，在一定的温度范围下，以氨等气体作为还原物，利用这些物质的选择性，从而使其优先地与NOx发生反应，将它还原成为无害的氮气和水。而且SCR技术脱硝率可达90％以上。因此，SCR技术已成为国际上火电厂NOx排放控制的主流技术。该法的优点是：反应温度较低、净化率高、工艺设备紧凑、运行可靠、还原后的氮气放空、无二次污染。但也存在一些明显的不足：烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂中毒；高分散的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；投资与运行费用较高。

当前实验室条件下对于降解NOx的催化剂的研发，主要有以下几个系列：

(1)贵金属系列催化剂，最早使用的催化剂都是这个系列。Engelhard公司开发出来的350HC/360PFC系列的贵金属基催化剂，就可以选择性的分解NOx。但是贵金属催化剂的应用面临着三个瓶颈：贵金属本身的高昂价格；氯中毒问题；多氯代物副产物的产生。