[发明专利]一种用于低温SCR脱硝的整体蜂窝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于低温SCR脱硝的整体蜂窝催化剂及其制备方法和应用。所述整体蜂窝状低温SCR脱硝催化剂，其包含有载体、活性组分；所述载体为采用金属氧化物掺杂的掺杂型二氧化钛纳米管；所述活性组分为MnO_x和FeO_y的混合物，其中，x为1～2，y为1～1.5；所述活性组分中元素Mn和元素Fe的摩尔比为(10～0.1)：1；所述催化剂为整体式蜂窝状催化剂。将载体、活性组分前体与成型助剂经干混、捏合、混炼、陈化、挤出、干燥和焙烧制得整体蜂窝状脱硝催化剂。本发明制备的整体蜂窝状低温SCR脱硝催化剂具有优良的抗水、抗硫性能和稳定性，且强度高压降低，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，更进一步说，涉及一种用于低温SCR脱硝的整体蜂窝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的日益提高和国家环保要求的愈加严苛，各地区锅炉NO_x的排放限值的执行标准也越来越苛刻，在北京、郑州、上海等重点区域新建锅炉的NO_x指标是50mg/m³,甚至30mg/m³。通过改变燃烧条件来降低燃料燃烧过程中产生的NO_x低NO_x燃烧技术，最多仅能降低NO_x排放量的50％左右，这就需要采用尾部烟气脱硝技术来进一步降低NO_x的排放。

燃烧后烟气脱硝技术是指通过各种物理、化学过程使烟气中的NO_x还原或分解为N₂，或者以清除含N物质的方式去除NO_x。按反应体系的状态，烟气脱硝技术可大致分为干法(催化法)和湿法(吸收法)两类。湿法烟气脱硝是指各种利用水或酸、碱、盐及其他物质的水溶液来吸收废气中的NO_x，使废气得以净化的工艺技术方法。但该技术存在一些难以克服的问题造成应用价值有限。干法烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、电子束法(EB)、脉冲电晕低温等离子体法(PCIPCP)、SNRB(SO_x-NO_x-RO_x-BO_x)联合控制工艺、联合脱硝脱硫技术(SNO_x)工艺、固体吸收/再生法等。与湿法脱硝技术相比，干法脱硝技术效率较高、占地面积较小、不产生或很少产生有害副产物,也不需要烟气加热系统，因此绝大部分电厂锅炉采用干法烟气脱硝技术，其中使用钒基催化剂的选择性催化还原法(NH₃-SCR)应用最为广泛，但仍存在一些问题：首先，钒基催化剂的有效活性温度区间较宽，对于商用的V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂，在NH₃/NO为1:1的化学当量比情况下，最佳反应温度区间在380～420℃，当温度超过这一区间的上限时，NH₃氧化的副反应发生，生成N₂O和NO，从而降低了NO的转化率，这就要求脱硝装置必须安装在烟道合适的位置；其次，作为活性组分的V₂O₅是一种剧毒物质，容易对人体和环境造成二次污染；第三，V₂O₅易将烟气中的SO₂氧化成SO₃，从而与NH₃反应生成硫酸铵及硫酸氢铵从而造成催化剂活性下降，并且堵塞反应器造成安全隐患。综上所述，现有工业装置改造的空间和技术问题，造成了工程改造复杂和经济上的巨大损失，因此，大力发展低温SCR脱硝技术十分必要。