[发明专利]一种高温铁基沸石分子筛蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高温铁基沸石分子筛蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术和环保催化材料技术领域。本发明通过混合二价铁盐和三价铁盐、合成沸石分子筛、天然沸石分子筛粉、凹凸棒粘土或高岭土、玻璃纤维、有机粘结剂、木浆或田菁粉、硬脂酸和甘油，并经混炼、陈腐、挤出成型、干燥和焙烧步骤后得到铁基沸石分子筛蜂窝式脱硝催化剂。本发明的催化剂以具有优异热稳定性的合成沸石分子筛和天然矿物原料为载体，提高了催化剂在高温环境中的运行稳定性、抗烧结性和机械强度。所得蜂窝式脱硝催化剂具有良好的抗水耐硫中毒能力，在400‑600℃高温范围内和10000h^‑1空速条件下，氮氧化物的转化率大于90％。

技术领域

本发明属于大气污染治理技术和环保催化材料技术领域，特别涉及一种高温铁基沸石分子筛蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物即是硝酸型酸雨的基础，又是形成光化学烟雾、引发温室效应和破坏臭氧层的主要物质之一，对人体、环境以及生态具有很强的毒害作用，并已成为制约社会经济发展的重要因素之一。因此，如何有效地消除氮氧化物已成为目前环保领域中一个令人关注的重要课题。在众多的氮氧化物排放控制技术中，氨气选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是目前国际上应用最多、技术最成熟的烟气脱硝技术之一，广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉等固定源烟气脱硝和机动车尾气排放等移动源尾气脱硝，该技术具有脱硝效率高、选择性好、运行可靠、维护方便等特点。催化剂是NH₃-SCR系统的核心部分，也是脱硝项目成败的关键。

工业化应用催化剂体系以V₂O₅-WO₃(MoO₃)-TiO₂为主，其中锐钛矿型二氧化钛(钛白粉)是实现SCR脱硝催化剂工业化生产的主要原料之一，也是控制催化剂性能的首要因素之一。尽管钒基催化剂生产、应用技术成熟，具有良好的中高温活性和抗硫性能，但是其在400℃以上的高温条件下应用存在明显的缺陷，主要表现在：V₂O₅属于高毒性物质，高温时存在一定的挥发性，大规模使用该类催化剂有可能危害人体健康和产生环境污染问题；高温条件下伴随温度上升氨气自身的氧化反应导致催化剂脱硝性能下降严重；催化剂中氧化钨和/或氧化钼在高温条件下的氮气选择性较差，导致氧化二氮的生成量增加，而氧化二氮更易引发温室效应、臭氧层破坏等一系列环境问题；锐钛矿型二氧化钛载体长时间在高温下运行会使催化剂更容易发生烧结现象，导致催化剂的孔道结构塌缩、比表面积下降以致使晶型结构转化为热力学状态比较稳定的金红石相，最终缩短催化剂的使用寿命，增加运行成本；高温条件下二氧化硫向三氧化硫的氧化率高，生成三氧化硫与逃逸的氨气及烟气中的水蒸气反应生成硫酸铵或硫酸氢铵，易凝结在下游设备和管道上造成堵塞和腐蚀；钒矿储量相对较少，钒氧化物前驱体的价格相对较高。因此，对于垃圾焚烧炉、燃气或燃油机组、褐煤煤质燃煤电厂等排放烟气温度在400℃以上的烟气脱硝问题，传统V₂O5-WO₃(MoO₃)-TiO₂商业催化剂应用已受到限制，开发具有低成本、高温热稳定性好、高脱硝活性、高抗水硫中毒性能的非钒基环保型脱硝催化剂受到国内外学术界和产业界越来越多的关注。