[发明专利]强耐硫性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种强耐硫性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法，该脱硝催化剂主要利用溶胶‑凝胶法制备得到金属氧化物，并在成胶过程中加入非金属元素前驱体，进而通过高温煅烧得到非金属掺杂金属氧化物。最后，在非金属掺杂金属氧化物上负载10wt％活性金属组分从而获得催化剂。本发明中的催化剂具有中高温活性出色、循环稳定性优异、制备方法简单以及抗硫中毒能力极强等优点，可用于燃煤电厂、垃圾焚烧锅炉、钢厂、水泥厂等多种固定污染源产生的尾气中氮氧化物的催化处理。本发明制备方法简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，特别是涉及一种金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法，应用于环境保护中氮氧化物控制与净化技术领域。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展、产业结构的调整和人民对于生活质量的不断追求，环境污染问题在我国全方位发展战略中逐步成为亟待解决的重大问题之一。而在众多污染物中，大气污染源之一的氮氧化物(NO_x)会造成雾霾、酸雨、光化学烟雾等各种污染现象，对生态系统的稳定和人类身体的健康构成重大威胁。我国近年来出台了多项相应的法律法规以控制NO_x的排放，其中燃煤电厂、水泥厂、钢铁厂、工业锅炉等成为排放重点控制对象。NO_x排放的控制的日益严格也对脱硝技术提出了更高的要求。目前，氨选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是国内外应用最为广泛、效率最高的脱销技术。在众多脱硝催化剂体系中，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂已实现商业化应用，该催化剂活性温度窗口为300～400℃，但在国内的应用依旧存在着一些问题。

在炼钢厂、水泥厂、燃煤电厂等脱硝催化剂的实际应用工况中，大部分的工业锅炉烟气中会含有大量的SO₂，严重影响脱硝催化剂的催化表现和使用寿命。目前，在部分的工业系统中，脱硫装置会被安置于脱硝装置的前端，从而极大的降低烟气中SO₂的浓度。但同时，经过脱硫处理之后，伴随着烟气温度的降低，依旧会残留少量浓度(20-30ppm)的SO₂。而在较低温度下，NH₃-SCR催化剂自身的反应活性以及SO₂耐受性都面临严峻的挑战——在SO₂存在的气氛中，NH₃-SCR催化剂容易吸附SO₂。SO₂在催化剂作用下易在催化剂表面被氧化生成高活性的SO₃，使得催化剂的活性金属位点硫酸化，进而降低催化剂反应位点的氧化还原能力，破坏NH₃-SCR反应的氧化还原循环；此外，在中、低反应温度下(300℃)，部分SO₂可能与NH₃形成硫酸(氢)铵并沉积在催化剂表面，出现覆盖催化活性位点、堵塞孔道结构等问题，从而严重影响脱硝催化剂的活性，这成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种强耐硫性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法，克服现有脱硝催化剂的技术问题，尤其是克服了传统脱硝催化剂在催化剂工作温度区间内及SO₂存在的气氛下易导致催化剂中毒失活的问题。本发明催化剂具有中高温活性出色、循环稳定性优异、制备方法简单以及抗硫中毒能力极强的优点，可用于工况复杂的含SO₂的固定源排放的氮氧化物脱除。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种强耐硫性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂，以非金属元素掺杂的金属氧化物为载体，表面负载的金属组分为活性组分和助剂；所述助剂和主活性组分的质量比为(0-0.01)：1；非金属元素的掺杂量为1-15at％。其活性组分的分散度得到提升，其催化活性以及100-1000ppm的SO₂耐受性也得到极大改善。