[发明专利]一种低温脱除烟气中氮氧化物的催化剂及其制法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种负载型V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化剂及其在脱除烟气中氮氧化物中的应用。

背景技术：

氮氧化物(包括NO₂和NO)是主要的大气污染物之一，它们会导致严重的环境问题，包括酸雨、光化学烟雾、臭氧损耗和温室效应，对人类的健康和植物的生长造成了严重危害。氮氧化物主要来源于固定源化石燃料的燃烧，例如工业锅炉、发电站、垃圾焚烧炉、汽化炉、发动机、燃气锅炉。

目前应用的火电厂烟气脱硝技术中，选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是目前应用最广、效率最高、运行条件温和，也是目前世界上先进的脱硝主流技术，在世界范围内得到广泛应用。催化剂的活性温度窗口、脱硝效率、N₂选择性、抗硫、抗水和抗碱金属中毒能力决定了催化剂在SCR脱硝系统里的实用性。在整个SCR脱硝系统中，催化剂的成本在整个脱硝系统的投资占比超过40％。因此，催化剂的选择尤为关键，这就要求我们不断研究开发具有高活性、高稳定性和高寿命的SCR脱硝催化剂。目前，工业SCR脱硝系统所用主要为V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂，它们活性温度区间为300℃～400℃，是属于高温SCR催化剂。这类催化剂具有较好的脱硝能力和抗硫性，但是，在应用于烟气脱硝系统时仍然存在着很多问题：V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂的活性温度区间为300℃～400℃，所以，因为工作温度的限制，烟气脱硝系统需要安装在锅炉和空气预热器之间，但此时的反应气没有经过静电除尘和脱硫处理，烟气中含有大量的粉尘、碱金属、SO₂等，易使催化剂因孔道都塞和中毒而失去活性。另一方面，烟气温度过高也易使NH₃氧化生成NO_x，影响催化剂的活性。因此，研究和开发高活性和高稳定性的SCR催化剂具有很重要的现实意义。

以锰为活性组分的催化剂具有较好的低温SCR活性。中国专利CN201210014144.3公开了一种采用溶胶凝胶法结合微波技术制备的烟气SCR脱硝催化剂，提高了传统钒钛催化剂的SCR脱硝效率，在250℃比传统商用催化剂的脱硝效提高了31.7个百分点，达到83.6％。中国专利CN201110453171.6公开了一种以三氧化二铝为载体，氧化锰等为活性组分的中低温SCR脱硝催化剂，在200℃时NO转化率达到85％，且具有较好的抗水抗硫性能。。中国专利CN201110407300.8公开了一种以凹凸棒土为载体，在其上负载锰的氧化物的催化剂成分，另外加上两种或两种以上的变价金属铁、铜、钒、铈、锘的氧化物作为助剂的催化剂。在200℃烟气中氮氧化物脱除率达到90％左右。但锰系催化剂的抗硫性能较差，因此一直未能实现工业上的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种负载型V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化剂的制备和在脱除烟气中氮氧化物中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种用于脱除烟气中氮氧化物的催化剂，其特征是：它是一种负载型V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化剂，所述的催化剂是以优先暴露001晶面的锐钛矿二氧化钛为载体，采用浸渍法依次负载Ce和V，催化剂中CeO₂的质量百分含量为1％～10％，V₂O₅的质量百分含量为1％～10％。

一种上述负载型V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化剂的制备方法，它包括如下步骤：