[发明专利]一种低温耐硫脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温条件下催化消除焦炉尾气中氮氧化物的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，环境问题日益严峻，尤其是NO_x的排放近年来引起了人们的广泛关注。我国NO_x主要来源于工业排放，占全国NO_x排放总量的70％以上，主要集中于电力、钢铁(包括焦化)、和化工行业。NO_x是引发雾霾、光化学烟雾、酸雨等一系列大气污染的元凶之一，以前人们对NO_x的控制排放重点关注在燃煤电厂、汽车尾气等行业，而焦化行业排放的NOx未引起足够的重视。2012年6月27日发布的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16717-2012)首次将焦炉烟囱排放的NOx列为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标，2015年1月1日起开始执行新标准，规定现有企业和新建企业焦炉烟囱NOx排放浓度低于500mg/m3，但是在一些环境承载能力相对较弱的特别地区，NOx排放浓度应低于150mg/m³，控制焦炉NOx的排放直接影响着我国焦化行业的可持续发展。为了适应新的环保政策，焦化行业除了在焦炉设计和加热技术方面来控制氮氧化物的排放外，还亟需引进尾气脱硝技术。

应用较广的选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)以及湿法脱硝等技术存在普遍脱硝成本高，副产品容易引起二次污染等问题，因此寻找一种适合于焦化行业的低成本的、高效、绿色的脱硝技术是焦化行业目前迫切的需求。SCR脱硝技术是目前应用最广的脱硝技术之一，其工艺技术成熟，脱硝率高达90％以上，相对而言是一种十分优越的脱硝技术，但是决定SCR脱硝性能的关键是催化剂，目前应用的较多的是贵金属催化剂，且催化剂在使用过程中会由于高温烧结、飞灰堵塞以及硫、砷、碱金属等引起中毒失活而影响其使用寿命，因而使得脱硝成本高。

基于工艺特点以及使用条件要求，近年来对于中低温催化脱硝研究较多，对于低温SCR催化剂，国内外的研究主要集中在锰基(MnO_x)、钒基(V₂O₅)，以及其他金属氧化物基(如铈基(CeO₂)、铁基(FeO_x)、铜基(CuO))等催化剂。由于MnO_x含有较多的氧空位，作为活性组分具有较强的催化性能，而负载型的Mn基催化剂反应活性和催化效率等综合性能都高于非负载性Mn基催化剂。

研究发现，在SCR反应过程中，载体TiO₂在烟气中抵抗SO₂的能力强，易被硫酸化，相对于其他载体如Al₂O₃和ZrO₂等金属氧化物，TiO₂表面的硫酸盐稳定性更高。使用TiO₂作为催化剂载体，能够有效提高催化剂的抗硫能力，而且TiO₂有比Al₂O₃更丰富的酸位点，能够更好地吸附具有碱性的还原剂NH₃，促进SCR的催化反应速率。溶胶-凝胶法制备的MnO_x/TiO₂催化剂，具有较高的低温脱硝活性，而Ce的掺杂能够增加催化剂的孔容和比表面积，同时能够降低催化剂的高活性窗口温度，提高催化剂的活性，由于使用环境限制，目前适用于焦炉尾气脱硝的氧化物催化剂抗硫性能较低，使用寿命较短，因而开发出低温高活性、高抗硫性以及长寿命的脱硝催化剂仍然是研究工作者的重点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种低温耐硫脱硝催化剂及其制备方法，以解决目前适用于焦炉尾气脱硝的氧化物催化剂抗硫性能较低，使用寿命较短等技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低温耐硫脱硝催化剂，主要下述质量百分数的组份组成：金属氧化物活性组分5-20％，稀土氧化物助剂0.5-5％，催化剂载体余量。

所述的载体可以是TiO₂、ZrO₂、CeO₂、La₂O₃、MgO、CaO、BaO中的一种或以上。

所述的活性组分为氧化锰、氧化钴、氧化铁中的一种或两种。

所述的助剂为氧化铈、氧化锆或者氧化镧中的一种或多种。

一种低温耐硫脱硝催化剂的制备方法，包含以下方法步骤，