[发明专利]担载胺基化合物的复合脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及担载胺基化合物的复合脱硝催化剂及其制备方法和应用，化剂采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到：载体50～90％，金属氧化物5～25％，胺基化合物5～25％，称取载体及金属无机盐前驱体，采用等体积浸渍法，将载体浸渍于金属无机盐的水溶液中，搅拌、干燥、并通入氮气进行煅烧，称取胺基化合物并溶解，将煅烧后的固体样品浸渍于胺基化合物的水溶液中，静置、干燥，即得复合脱硝催化剂。将制得的复合催化剂装填于固定床反应器中，通入常压烟气进行脱硝，本发明具有经济节能、环境友好、脱硝效率高以及可回收担载胺基化合物后重复使用等特点，极为适用于固定源的低温脱硝领域。

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备和应用方法，尤其是涉及一种担载胺基化合物的复合脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

NO_x是大气主要污染物之一，能够导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏和温室效应等一系列环境问题，对人体健康和生态环境构成了巨大的威胁。目前，工业中普遍采用选择性催化还原反应(SCR)法，以V₂O₅-WO₃/TiO₂为催化剂，以NH₃为还原剂，在300～400℃的温度范围内脱除烟气中的氮氧化物。然而，该技术存在一些明显的缺点，如所用还原剂液氨或氨水的腐蚀性很强，对管路设备要求高；NH₃存储困难，易泄漏，其脱硝过程中的加入量难以控制，易造成二次污染；以及反应温度较高，存在能耗等问题。

自20世纪90年代后，学术界和工业界一直致力于开发能够布置于低温侧低飞灰脱硫后烟气尾段的脱硝工艺，此时，烟气温度一般低于200℃，因此，低温脱硝催化剂的开发，已逐渐成为工业脱硝领域的研究热点。文献1(日本专利JP04-322004A)报道了一种以尿素为还原剂，将其直接浸渍负载于活性炭纤维上以制成催化剂并用于低温脱硝的新工艺；文献2(中国专利CN101428237A)也公开了一种担载尿素的炭基脱硝催化剂及制备和应用方法。在室温下，该类催化剂即表现出了较高的脱硝效率。相比于传统的中温尿素热解SCR法(反应温度高于280℃)，上述低温urea-SCR工艺(反应温度低于100℃)无须将尿素分解成NH₃，因此，无需外源加热及还原剂喷入设备，并彻底避免了NH₃泄露所造成的二次污染，是一种更为经济节能、绿色环保的低温脱硝新工艺。

文献3(Z.Wang等，Ind.Eng.Chem.Res.，2010年，第49卷，第6317～6322页)报道了一种担载尿素的沥青基球状活性炭用于NO的选择性催化还原反应，结果发现，当反应温度由30℃升至90℃时，其脱硝效率由82％骤降至27％。其原因为，NO在活性炭上的吸附及氧化是该反应的速率控制步骤，而NO的吸附为物理吸附，升高反应温度必然导致NO吸附量的减少，削弱了活性炭对NO的氧化能力，最终导致催化剂脱硝效率的降低。因此，在现有的低温urea-SCR技术存在脱硝效率随温度的升高而迅速降低的问题，且受制于尿素较低的熔点温度(132℃)，上述脱硝工艺的操作窗口温度较窄(50℃),上述缺陷极大地限制了其工业应用。

为了改善上述低温urea-SCR技术，进一步拓宽其工业应用范围，人们做了大量工作。如文献5(崔华飞等，环境科学，2010年，第31卷，第2575～2581页)报道了一种同时担载Ni、Ce金属氧化物和尿素的活性炭纤维催化剂的制备方法，并研究了其在30～120℃温度范围内对NO的选择性催化还原反应行为。结果发现，金属氧化物成为了催化反应的活性中心，在110℃时，NO的净化效率最高可达55％。文献6(中国专利CN102151585A)公开了一种担载三聚氰胺和Mn、Cu、V、Ce金属氧化物的脱硝催化剂及其制备方法，其中，三聚氰胺的担载量为0.01～1％，可在120～220℃温度范围内高效脱硝。