[发明专利]一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂及其制备方法。该催化剂的活性组分为硫酸化的钒铈复合氧化物，载体为硫酸化的钛铝复合氧化物，硫酸化的钒铈复合氧化物是五氧化二钒、二氧化铈、硫酸氧钒和硫酸是的复合体，硫酸化的钛铝复合氧化物是二氧化钛、氧化铝、硫酸氧钛和硫酸铝的复合体。在该催化剂的作用下，NOx被NH₃选择性地还原为氮气和水，CO和VOCs被O₂氧化为CO₂和水。该催化剂特别适用于燃煤、燃气、燃生物质锅炉、垃圾焚烧炉等固定源的烟气治理。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂及其制备方法。

背景技术

大气排放源分为移动源和固定源，常见的移动源包括汽车和船舶等，常见的固定源包括锅炉(电厂锅炉和工业锅炉)、窑炉(玻璃窑炉、陶瓷窑炉、水泥窑炉)、垃圾焚烧炉等。固定大气污染源会排放颗粒物、二氧化硫(SO₂)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机物(VOCs)。常用的颗粒物净化技术包括静电除尘、布袋除尘、旋风除尘等，常用的SO₂净化技术包括湿法、半干法、干法等，常用的NOx净化技术包括选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、氧化吸收等，常用的VOCs控制技术包括燃烧法(催化燃烧或热力燃烧)、吸附法等，CO通常采用燃烧法净化。在固定源烟气治理工程中，通常需要将各种单项污染物控制技术进行组合串联，会导致成本高、占地大、运行维护难度大等弊端，因此开发多污染物协同控制技术具有重要意义。

催化法是可以实现多种污染物协同控制的方法之一，在汽车尾气净化中应用普遍。汽油车尾气中碳氢化合物(HC)和CO浓度较高，三元催化剂(贵金属为主要活性物质)在500～850℃时可以高效地同时净化NOx、HC、CO，参与反应的气体物质为NOx、HC、CO和O₂。在柴油车尾气净化中，由于HC浓度相对低很多，需要加入氨气，钒钨钛、分子筛、银铝等催化剂在200～450℃时可以高效地同时净化NOx和CO，参与反应的主要为NOx、CO、NH₃和O₂。然而，目前催化法在固定源多污染物协同控制中的应用极少，其主要原因是缺少高效的催化剂。以生物质锅炉为例，其烟气中NOx、CO、VOCs的浓度都较高，但是烟气温度通常只有150～450℃，不满足汽车尾气三元催化剂的适用温度范围，而各类柴油车催化剂虽然可以实现NOx的高效净化，但VOCs和CO由于受到氨气及烟气温度低的影响，难以净化。G.Busca等人甚至发现传统的商用钒基脱硝催化剂在不通入氨气的条件下，对某些HC和含氧VOCs的净化效果也很有限【Evaluation of V₂O5–WO₃–TiO₂and alternative SCR catalysts in theabatement of VOCs,Catalysis Today 53(1999)525–533】。此外，固定源烟气中通常含有SO₂、K、Na、Ca等物质，会导致催化剂的中毒失活，专利201410040277.7发现生物质锅炉烟气中的催化剂中毒失活尤为严重。

因此，开发适用的催化剂是催化法用于固定源烟气多污染物协同控制的关键。用于固定源烟气中多种污染物协同净化的催化剂必须具备运行温度低(150～450℃)、污染物同时净化效率高(尤其是避免氨气对VOCs和CO氧化的抑制)、抗硫抗碱金属/碱土金属中毒能力强等特性。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述用于协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂，所述的催化剂的活性组分为硫酸化的钒铈复合氧化物，载体为硫酸化的钛铝复合氧化物。