[发明专利]一种Mn-(Fe)-(Mg)-O低温SCR脱硝催化剂及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种Mn‑(Fe)‑(Mg)‑O低温SCR脱硝催化剂及其制备与应用，包括三种低温SCR脱硝催化剂：Mn‑Fe‑O、Mn‑Mg‑O和Mn‑O，是由不同的锰盐、镁盐和强氧化剂高锰酸钾按一定比例混合，再在不同的条件下反应，最后通过洗涤干燥破碎得到。将Mn‑Fe‑O、Mn‑Mg‑O和Mn‑O分别作为催化反应填料，在进气SO₂含量、进气含水量、进气氨氮比nNH₃/nNO（摩尔比）、空速和SCR温度等合适的工艺反应条件下，与废气充分接触反应，就可以将废气中的NO催化还原成为N₂，达到脱除废气中NOx的目的。该方法具备如下优势：（1）将催化还原反应温度从传统主流脱硝技术的200℃～400℃大幅降低到了120℃～150℃，可以显著降低加热废气的能耗，进而可显著降低脱硝成本；（2）所提出的Mn‑Fe‑O、Mn‑Mg‑O和Mn‑O低温SCR脱硝催化剂，不采用钒、钨等昂贵有毒金属，且制备工艺简单，无需高温加热焙烧，其造价必将会大幅降低，具有价格优势，有利于广泛推广应用。

技术领域

本发明属于工业废气治理领域，具体涉及一种Mn-(Fe)-(Mg)-O低温SCR脱硝催化剂及其制备与应用。

背景技术

目前，我国对二氧化硫和粉尘的控制已取得明显成效，相比于二氧化硫和粉尘等污染物排放总量的降低，氮氧化物排放总量正在快速增加，按照目前的发展趋势，若不采取有效控制措施，到2030年氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必给我国生态环境和国民经济造成巨大伤害。氮氧化物对我国酸雨污染的贡献呈上升趋势，酸雨中NO₃浓度明显增加，其与SO₄^2-浓度的比值己由1/6增加到1/5，使我国部分地区的酸雨污染正逐渐由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变，且其具有强温室效应。因此，控制氮氧化物的排放越来越重要。

迄今为止，脱除氮氧化物的方法以催化法为主，以氨气为还原剂的选择性催化还原法（SCR）是目前工业应用最为广泛的工艺，已研发应用了众多的具有催化脱硝活性的催化剂，其中，以五氧化二钒为活性组分的催化剂是最早得到工业化应用的催化剂，该催化剂的最佳催化活性温度窗口在350℃～450℃区间，具有较好的脱硝效率和抗二氧化硫毒化性能，但该催化剂的成本较高，同时，由于V₂O₅的剧毒性，造成失活催化剂回收处理困难，容易造成环境污染等问题。因此，开发新的低成本、低毒性、低反应温度的催化剂是十分重要而又迫切的事情。

发明内容

本发明有三个目的：一是提供Mn-(Fe)-(Mg)-O低温SCR脱硝催化剂的组成，二是提供上述低温SCR脱硝催化剂的制备方法，三是提供上述低温SCR脱硝催化剂的使用工艺要求。

为实现上述发明目的，本发明提出如下技术方案。

1. 一种Mn-(Fe)-(Mg)-O低温SCR脱硝催化剂及其制备与应用，所述Mn-(Fe)-(Mg)-O包含三种低温SCR脱硝催化剂，它们的的组成分别为：

（1）Mn-Fe-O中的nMn:nFe（摩尔比） =(2～4)：(1～3)，各元素由相关无机盐和氧化剂提供；

（2）Mn-Mg-O中的nMn:nMg（摩尔比） =(4～6)：(0.5～1.5)，各元素由相关无机盐和氧化剂提供；

（3）Mn-O中的nMn（由无机盐提供）:nMn（由氧化剂提供）（摩尔比） =1：1；

所述无机盐为硫酸锰（MnSO₄）、硝酸锰（Mn(NO₃)₂）、四水乙酸锰（Mn(CH₃COO)₂•4H₂O）和九水硝酸铁（Fe(NO₃)₃•9H₂O），所述氧化剂为高锰酸钾（KMnO₄）。

2.Mn-Fe-O、Mn-Mg-O和Mn-O低温SCR脱硝催化剂的制备方法可选择如下四种方法中的一种：