[发明专利]一种锰基SCR低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂，特别是一种锰基SCR低温脱硝催化剂，本发明还涉及一种该催化剂的制备方法，属于工业脱硝技术领域。

背景技术

伴随着经济的快速发展，引起了能源消耗加速、环境污染加剧等一系列的社会问题，而酸雨﹑光化学烟雾、温室效应这些环境污染现象的根源，则来自于包括NO、N₂O、NO₂、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅等的氮氧化物（NOx）。90％以上的NOx是由电厂、水泥厂中煤、天然气、石油等的燃烧产生的工业窑炉尾气，近年来NOx的排放状况已经引起了各国的广泛关注，NOx的大量排放会对人类健康、生态环境造成严重的危害，所以控制NOx排放的任务非常艰巨。

在NOx污染日益严峻的状况下，选择性催化还原（SCR）是目前控制氮氧化物最有效的方法，这种脱硝技术在国际已有很成功的应用，该技术的脱硝效率很高，几乎不产生二次污染。目前，我国现行使用的SCR脱硝催化剂主要是二氧化钛负载活性组分五氧化二钒、氧化钨（V₂O₅-WO₃-TiO₂），虽然钒基催化剂的脱硝活性、性能稳定，但是其活性温度较高在300℃～400℃，其SCR脱硝反应器必须布置在省煤器与空气预热器之间，才可以有效利用锅炉的烟气温度，此外，烟气中飞灰和高硫含量极易使催化剂出现孔道堵塞和中毒现象。因此，研发低温脱硝催化剂，采用低温SCR技术，不仅可以将SCR反应器布置在除尘和脱硫装置之后，降低了脱硝能耗，而且可避免催化剂在使用过程中出现的孔道堵塞和中毒现象，因而该类催化剂的研发日益受到人们重视。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种锰基SCR低温脱硝催化剂，具体技术方案如下：

一种锰基SCR低温脱硝催化剂，包括活性组分以及载体，各组分按照以下质量百分比：

活性组分

MnO₂3%～10%

CeO₂0.1%～2%

Nb₂O₅0.1%～1%

载体

TiO₂余量

进行混合。

上述技术方案中MnO₂在选择性催化还原反应中有很好的脱硝性能，CeO₂的添加可极大的改善Mn基催化剂中MnO₂在载体表面的分散度，并提高其催化脱硝活性，从而一方面拓宽了催化剂的活性温度区间，还增大了催化剂的低温活性，掺入适量的Nb₂O₅可以大幅度提高N₂选择性，因而在整体上实现本发明的锰基金属氧化物催化剂活性窗口为150℃～260℃范围内，并且可以将SCR反应器布置在除尘和脱硫装置之后，避免了催化剂在使用过程中出现的孔道堵塞和中毒现象，提高了催化剂使用寿命，催化剂的脱硝效率达90％以上。

本发明还提供了一种上述锰基SCR低温脱硝催化剂的制备方法，具体技术方案如下：

一种权利锰基SCR低温脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，载体的分散；步骤二，泥料的制备；步骤三，干燥、焙烧；

所述步骤一中，将载体TiO₂超声分散在去离子水中，形成均一悬浮液；

所述步骤二中，按照活性组分MnO₂、CeO₂、Nb₂O₅三者的质量百分比3%～10%：0.1%～2%：0.1%～1%，称取相应质量的活性前驱体硝酸锰、硝酸铈、草酸铌，缓慢加入步骤一的悬浮液中，再加入少量羧甲基纤维素和聚氧化乙烯，高速搅拌后形成混合均匀的泥料。

作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，载体TiO₂为纳米级锐钛矿型TiO₂。

作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，超声分散参数为100WHz～200WHz分散1h～6h。

作为上述技术方案的改进，所述步骤二中，羧甲基纤维素和聚氧化乙烯质量比为1:1。

作为上述技术方案的改进，所述步骤二中，高速搅拌参数为3000rpm～10000rpm高速搅拌3h～6h。