[发明专利]一种用于烟气脱汞活性炭催化剂及制法和应用

说明书

技术领域

本发明属于一种催化剂及制备方法和应用，具体地说涉及一种用于烟气脱汞活性炭催化剂及制法和应用。

背景技术

中国是一个富煤、贫油、少气的国家，这种能源结构决定了煤炭在化石燃料总资源中的重要地位。同时我国又是一个能源消耗的大国，煤炭在能源结构中所占比例高达75%，其中接近每年煤产量70%的煤炭直接用于燃烧。然而大量煤炭的燃烧过程中所排放的污染物已成为我国大气污染是主要来源，主要包括NO_x，SO₂，汞等。其中，汞及其衍生物除了具有剧毒性、持久性、易迁移性和生物富集性等特点，还可在大气和食物链中持久存在、远距离迁移，给人类的生存与健康带来巨大的威胁，因此，对汞产生的一系列的危害不容忽视。

汞在燃煤烟气中主要以元素汞（Hg⁰）、氧化态汞（Hg²⁺）、颗粒态汞（Hg^p）三种形式存在。Hg^p可以通过除尘设备收集进行脱除，Hg²⁺易溶于水，可以联合湿法脱硫装置进行去除，然而，由于Hg⁰具有较高的蒸汽压并且难溶于水，利用现有的除尘设备和湿法烟气脱硫装置很难将其直接捕获脱除，Hg⁰几乎全部随烟气排放到大气中。因此，烟气脱汞的重点和难点在于对Hg⁰的控制与脱除。此外，最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）》中明确规定，从2015年起，燃煤电厂烟气中汞及其化合物的排放量不得超过0.03mg/m³。因此，为符合相关法律法规的要求，开发研究高效烟气脱汞催化剂显得尤为重要。

针对于现有的烟气汞排放的控制技术，活性炭喷射技术被认为是目前燃煤烟气脱汞技术中最有效的方法之一，但是未经改性活性炭存在汞的吸附捕获效率低，吸附容量低，耗量大等问题，导致其运行成本偏高，因此限制了该技术的在烟气控制领域中的广泛应用。为充分利用活性炭的优良性能，故需要对活性炭进行深度研究，寻找适当的改性方法，通过对活性炭进行恰当的改性处理，提高活性组分的负载能力和分散度，制备出兼具有高催化活性和吸附能力的活性炭，增加其吸附氧化能力，提高汞的脱除率，进而降低使用活性炭的成本。

发明内容：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种催化活性好，吸附能力高，汞的脱除率高，成本低的用于烟气脱汞活性炭催化剂及制法和应用。

本发明的催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分为钒和铈的氧化物，催化剂的各组分重量百分比组成分别是：活性组分V₂O₅=1～10wt％；活性组分CeO₂=1～12wt％；载体=78～98wt％。

上述的载体为活性炭，上述钒的氧化物是由钒的可溶性盐煅烧后生成的，上述铈的氧化物是由铈的可溶性盐煅烧后生成的。

上述的活性炭为木质活性炭、椰壳活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭、竹制活性炭中的一种或者两种及两种以上的混合物。

本发明的催化剂的制备方法如下：

（1）将干燥的活性炭破碎，过筛，筛选出粒径在30～60目的颗粒活性炭备用；

（2）采用等体积浸渍法，按活性组分V₂O₅ 1～10wt％；活性组分CeO₂ 1～12wt％；活性炭 78～98wt％的组成，将活性炭浸入配制好的偏钒酸铵-硝酸铈混合溶液中，于50～180℃干燥5～10h, 然后在N₂气氛下，200～500℃煅烧4～10h，最后在空气气氛下，180～300℃煅烧4～10h，即制得所需催化剂。

如上所述的配制偏钒酸铵-硝酸铈混合溶液是将偏钒酸铵，硝酸铈，草酸和水混合溶解。

本发明催化剂的应用，包括如下步骤：

所述的催化剂用于燃煤电厂、工业锅炉、垃圾焚烧锅炉、工业窑炉等烟气中汞的脱除，所述烟气脱汞催化剂的工作温度为100～220℃，空速为2000h^-1～51000h^-1。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：