[发明专利]一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2

说明书

本发明公开了一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO₂性能的方法及产品，属于燃煤烟气脱硝技术领域。该方法具体为：首先在蜂窝状SCR催化剂表面制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N₂的流动；再在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO₂与SCR催化剂的接触；最后对催化剂模块背向烟气来流的一侧进行打磨，以除去该侧的分子筛膜层，使得N₂可以从该侧的流通层流出。应用本发明，利用分子筛膜的筛分作用阻止SO₂接触到蜂窝状SCR催化剂，同时不对蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率产生影响，解决了蜂窝状低温SCR催化剂的SO₂中毒问题，促进低温SCR催化剂的工业化应用。

技术领域

本发明属于燃煤烟气脱硝技术领域，更具体地，涉及一种提高蜂窝状 SCR催化剂抗SO₂性能的方法及产品。

背景技术

《火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)》和《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》的颁布，对燃煤电厂的污染物排放限值提出了更高要求。NOx作为燃煤电厂主要污染物排放之一，要达到“超净排放”限值要求，必须实现高效、稳定的烟气脱硝。目前，我国大型燃煤电厂几乎都采用了选择性催化还原(SCR)技术作为尾部烟气脱硝技术。一般情况下，SCR催化剂的用量约为0.8m³/MW，化学寿命约为2～3年，在其化学寿命结束后催化剂将不能满足脱硝要求。

引起SCR催化剂活性降低的因素主要有催化剂积灰与堵塞、催化剂的烧结与活性组分挥发、催化剂的中毒和催化剂的机械磨损，其中SO₂是导致催化剂中毒的重要因素之一。烟气中的SO₂在SCR催化剂作用下被催化氧化为SO₃，与烟气中的水蒸汽及NH₃反应，生成一系列铵盐，这样不仅会造成NH₃的浪费，而且还会导致催化剂的活性位被覆盖，导致催化剂失活。此外，SO₂还会与催化剂中的金属活性成分发生反应，生成金属硫酸盐导致催化剂失活。

另一方面，随着低温SCR催化剂越来越受到关注，大量的研究者致力于制备一种低温下高活性的SCR催化剂，目前已取得一些进展，代表是 Mn-Ce系列的催化剂。但普遍抗SO₂性能不佳，低温环境下，当烟气中存在SO₂时，催化剂活性下降明显。

综上，提高SCR催化剂抗SO₂性能可以增加催化剂的使用寿命，提高 SCR反应器的经济性；并且可以有效促进低温SCR技术的工业化应用。

中国专利《一种减少SO₂对SCR催化剂毒害的装置及方法》(ZL 2016 1 0225266.5)中，提到将SCR催化剂颗粒装载在多孔容器内部，然后在多孔容器表面包覆分子筛膜，利用分子筛的筛分作用减少SO₂与SCR催化剂的接触，并且SCR反应产物N₂可以从尾部小孔流出，从而减少SO₂对SCR 催化剂的毒害作用。

然而如果将上述装置进行工业化应用，即将商业蜂窝状SCR催化剂装载入表面包覆分子筛膜的多孔容器内部，然后作为一个催化剂模块放入烟道中，则不可避免地导致烟气流动受到分子筛膜和多孔容器的严重阻碍，对电厂引风机的运行产生重大危害。这也是SCR催化剂颗粒不能直接应用于工业实际而需加工成蜂窝状催化剂的原因。

直接套用专利ZL 2016 1 0225266.5的方法不能用于实际工业应用。如果利用专利ZL 2016 1 0225266.5中的思路，将分子筛直接包覆在蜂窝状催化剂表面来阻止SO₂与SCR催化剂的接触，那么由于N₂的分子动力学直径略大于SO₂，因此采用分子筛膜阻止SO₂接触SCR催化剂的同时，SCR反应的产物N₂也不能很好扩散出去，导致SCR反应无法继续进行。