[发明专利]一种高选择性锰基低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高选择性低温锰基脱硝催化剂及其制备方法。所述高选择性锰基低温脱硝催化剂包括锰氧化物、锆氧化物、钛氧化物；并包括钨氧化物、铈氧化物、钡氧化物。所述制备方法为将锰盐、锆盐、钛盐和铈盐共同溶于水得到混合溶液，加入沉淀剂经沉淀、过滤得到沉淀物；将钨化合物溶解于水后加入所述沉淀物中搅拌均匀，并在干燥后球磨得到粉体；向所述粉体中添加钡盐、成形助剂和水，搅拌球磨得到浆料，进行挤出成形、煅烧和端面硬化得到催化剂。本发明所提供的催化剂在100–320℃温度范围具有90%以上的NO_x转化率，N₂选择性高于95%。

技术领域

本发明属于工业烟气脱硝领域，具体涉及一种高选择性锰基低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最为广泛、效果最为显著的NO_x排放控制技术，其核心为SCR催化剂。目前SCR技术主要采用钒钨钛系催化剂，市场占有率约为97％(2015年)。该体系催化剂具有较好的脱硝性能和抗SO₂中毒性能，然而其工作温度在中高温(300-450℃)段，要求采用热段高灰布置或热段低灰布置。前者烟气中较高浓度的粉尘和SO₂对催化剂具有严重的冲蚀作用，缩短了催化剂使用寿命；后者要求对烟气进行二次预热，增加了能源消耗。此外，钒钨钛系催化剂中的活性组分五氧化二钒(V₂O₅)为高毒性物质。《国家危险废物名录》明确规定废钒钛系催化剂属于危险废物(废物类别为HW50)。2016年12月，工信部、科技部和环保部三部门联合发布的《国家鼓励的有毒有害原料(产品)替代品目录》，要求在电厂、窑炉等工业脱硝领域取代钒基脱硝催化剂。

开发无钒低温SCR催化剂应用于低温SCR技术既可避免高温、高尘烟气对催化剂的冲蚀，又可避免V₂O₅的环境危害，具有重要的经济价格和环境效益。研究表明锰基催化剂在100–300℃下具有良好的催化活性，然而其N₂选择性和抗SO₂性能差。专利(CN107876063A)公开了一种TiO₂负载铁锰复合氧化物催化剂，在160–250℃时，其NO脱除率可以达到92％，然而在烟气中有SO₂的条件下，其NO脱除率下降至75％。专利(104785245B)公开了一种低温活性温度范围宽的Mn基脱硝催化剂，然而发明中未涉及催化剂的N₂选择性。专利(CN108144601A)公开了一种具有较高脱硝效率的锰基低温脱硝催化剂，然而该催化剂中仍然使用了有毒性物质V₂O₅。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高选择性锰基低温脱硝催化剂及其制备方法，在100–320℃温度范围具有90％以上的NO_x转化率，N₂选择性大于95％，并具有较好的抗SO₂中毒性能；该催化剂性能优异、制备工艺简单、采用端面硬化处理具有良好的耐冲蚀性能，延长了催化剂使用寿命，并且本发明所提供的高选择性锰基低温脱硝催化剂解决了锰基催化剂存在的N₂选择性低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高选择性锰基低温脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：

(1)将锰盐、锆盐、钛盐和铈盐共同溶于水得到混合溶液，向所述混合溶液中加入沉淀剂，经沉淀、过滤得到沉淀物；

(2)将钨化合物溶解于水后加入所述沉淀物中搅拌均匀，并在干燥后球磨得到粉体；

(3)向所述粉体中添加钡盐、成形助剂和水，搅拌球磨得到浆料，将所述浆料进行挤出成形、煅烧和端面硬化后得到所述高选择性锰基低温脱硝催化剂。

进一步地，所述锰盐为硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、乙酸锰的一种或一种以上；所述锆盐为硝酸锆、硫酸锆、乙酸锆的一种或一种以上；