[发明专利]低温氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂，由载体γ‑Al₂O₃和负载在载体上的催化活性组分组成；催化活性组分包括主活性成分MnO₂和活性助剂铈Ce，其中，Mn、Ce和Al摩尔比为0.2~0.5：0~0.2：1。本发明还公开了上述脱汞催化剂的制备方法：将含有C₄H₆MnO₄•4H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O的溶液加入含有γ‑Al₂O₃的溶液中，pH调节至为10，60℃下保持2 h，将所得沉淀烘干后450℃焙烧，即成。该脱汞催化剂对零价汞的氧化有催化作用，特别是低温条件下，具有较高的脱汞效率，能够有效地将烟气中的单质态汞转化为二价汞，适用于燃煤烟气中汞及其化合物的去除。

技术领域

本发明涉及一种基于后置低温集中脱除燃煤烟气中汞的复合催化剂及其制备方法，属于大气污染控制领域。

背景技术

我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭资源十分丰富，煤种齐全，这也决定了煤炭在我国一次能源中的重要地位。据预测，到2050年我国的煤炭能源比例还会占50％。虽然近几十年我国煤炭消费的比重在有波动的逐渐下降，但是以煤炭为主的现状将在未来相当长时间内不会改变。电力行业是我国煤炭消费最大的部门。目前用于发电的煤炭已超过总产量的50％，燃煤机组占发电总装机容量的70％以上。我国正处于工业化、城镇化快速发展的阶段，能源消耗的迅速增长很大一部分来自于常规燃煤电站和中大型燃煤工业锅炉。但是煤炭也是一种“不清洁”的能源，在燃烧过程中会释放出大量的污染物。

在众多污染物中，有机污染物、硫化物、氮氧化物、未燃尽碳颗粒以及有害痕量元素，它们几乎是造成所有癌症的原因，尤以富集在亚微米级悬浮颗粒物上的痕量有害元素对人类的健康具有最大威胁。随着湿法脱硫(WFGD)、选择性催化还原(SCR)等技术的推广应用，常量的燃煤污染物如SO₂、NOx等的排放不断增长的趋势巳逐步得到控制，对痕量元素如汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)、硒(Se)等的控制和治理将成为现在和将来研究的焦点。

汞因其易挥发、化学性质稳定以及在生物体内和食物链中具有永久累积性等特点，被视为对人类最具安全隐患的污染物之一。一般来说，元素态汞基本无毒，但是在自然界中易于在微生物作用下甲基化，产生极强的生物毒性，最终通过食物链逐级向高端富集，严重危害人体的健康。

基于现有设备，研究表明，当空气污染控制设备(APCDs)中存在SCR系统时，总汞的去除效率有所提高，源自SCR催化剂的V₂O₅组分对Hg⁰存在一定的催化氧化作用。不少学者依此进行了大量研究并制备了各种改进型同步脱硝脱汞SCR催化剂。然而，目前商用的催化剂对汞的氧化效率有限，尤其是在低氯煤的烟气条件下HCl浓度低，达不到很好的氧化效果，而汞在飞灰、脱硫浆液、烟气中分散程度较高，也给后续处理造成一定的难度。

在中国的原煤中，氯含量从63mg/kg到318mg/kg不等，相对较低。因此，用烟气中的氧气作为氧化剂来催化氧化单质汞对于单质汞的去除是一种较为经济的方法。

综上所述，后置低温催化氧化，能够避免温度带来的脱汞效率低的问题，并提高飞灰以及脱硫浆液品质，并且吸附的汞便于集中处理。基于此，开发能够实现燃煤电厂烟气强化脱汞功能的复合催化剂，对烟气污染物联合脱除新技术的开发及运用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于氧化烟煤烟气中零价汞的脱汞催化剂，该脱汞催化剂对零价汞的氧化具有催化作用，尤其在烟气中氯浓度较低时，都具有较高的零价汞去除率，能够有效地将烟气中不易去除的单质汞转化为二价汞并进行集中，适用于燃煤烟气中汞及其化合物脱除。

本发明的目的之二是提供上述脱汞催化剂的制备方法。