[发明专利]一种低温脱硝催化剂及应用

说明书

本发明公开了一种低温脱硝催化剂及应用，以催化剂重量为基准，包括：75%~94%氧化铝载体、3%~20%Fe₂O₃和3%~20%MnO₂；催化剂为微球形，直径2~6mm，总孔隙率60%~85%，所有孔隙中，5~20nm的介孔占总孔隙率的比例为15%~55%，100~1000nm的大孔占总孔隙率的比例为40%~75%；大孔分布均匀且三维贯通；侧压破碎强度为5~20N/mm。本发明催化剂应用于低温脱硝反应中，能够有效的脱除烟气中的氮氧化物及硫氧化物，不会造成硫酸氢铵堵塞床层的问题，延长了装置的运行周期。

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，具体地涉及一种低温脱硝催化剂及应用。

背景技术

氮氧化物总称为NOx，是大气污染的主要污染源之一。危害最大的主要是：NO、NO₂。NOx的主要危害如下：（1）对人体有毒害作用；（2）对植物有毒害作用；（3）可形成酸雨、酸雾；（4）与碳氢化合物形成光化学烟雾；（5）破坏臭氧层。

烟气脱硝，是指脱除烟气中的NOx，按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。主要包括：酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、离子体活化法等。国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理NOx废气的方法。但是具有工业价值，运用最广泛的是选择性催化还原法（SCR）。

目前燃煤电厂的烟气、炼油厂的FCC再生烟气脱硝治理主要采用SCR法，并配套湿法洗涤脱硫除尘。以FCC烟气为例，主要流程如下：500～600℃的FCC再生烟气先经过余热锅炉进行回收热量，烟气温度降低至320～400℃进入SCR固定床反应器进行脱硝反应，脱除烟气中的NOx，然后再回到余热锅炉进行回收热量，烟气温度降至150～200℃，然后进入脱硫除尘洗涤塔，采用碱性吸收液同时将烟气中的SOx与粉尘洗下来，烟气温度降低至55～60℃排放。脱硫废吸收液要进行沉降、过滤、浓缩等步骤进行液固分离，液固分离后的请液采用空气曝气氧化，COD达标排放，固体进行填埋。

现有的SCR脱硝工艺均采用固定床脱硝反应器，催化剂采用蜂窝式、板式或波纹式，催化剂以模块的形式放置在反应器内。在反应床层前面首先注入还原剂NH₃，让NH₃与烟气中的NOx充分混合，通过脱硝催化剂床层，将NOx催化还原为N₂。

现有技术存在以下问题：

1、由于烟气中一般含有SO₂、SO₃，O₂与水蒸气，当反应区氨过剩时（氨逃逸）时会与SO₃反应生成铵盐，生成的铵盐（NH₄HSO₄），在温度180～240℃呈液态，具有粘性，容易附着在SCR脱硝反应器的下游装置省煤器的换热管上，粘接烟气中的粉尘，引发换热管层的结垢堵塞与腐蚀，影响装置运行周期。为了避免氨逃逸，SCR固定床反应器入口喷氨均匀性一般要求正负偏差小于5%。

2 、烟气中的NOx含量与主装置的工艺条件相关，变化波动范围较大，而SCR固定床反应器的催化剂量是固定的，一旦NOx浓度范围超出设计值，则净化烟气的NOx不能达标排放。因此固定床的操作弹性较小。

3、固定床反应器在运行期间，催化剂的活性逐渐下降，当反应器出口NOx无法达标排放时，就需要更换催化剂。一般SCR装置的运行周期至少要求3-4年，否则会影响主装置的运转。一般SCR装置脱硝率需求至少在60～90%以上，当更换催化剂的时候，催化剂的活性至少还有60%左右。由此可见，采用固定床SCR反应器对催化剂的利用率太低。

4、一般烟气脱硝以后，还要采用湿法洗涤除尘，与脱硫一起进行，脱硫除尘过程产生的脱硫废液还要进行液固分离，流程繁长，操作复杂，投资与操作费用高。

发明内容