[發明專利]一種用于低溫煙氣脫硝的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200710191987.X
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101468314A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 鐘秦;李云濤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;B01J27/12;B01J23/22;B01D53/56
• 代理公司: 南京理工大學專利中心
• 代理人: 張駿鳴

一技術領域

本發明涉及一種催化劑，特別是一種用于煙氣中低溫NH₃選擇性催化還原(SCR)脫除NO_X的催化劑及其制備方法。

二背景技術；

氮氧化物(NO_X)主要來自石化燃料燃燒產生，不僅是酸雨形成的主要原因，而且可與碳氫化物反應，形成光化學煙霧，目前已成為僅次于可吸入顆粒物和二氧化硫的重要大氣污染物。因此，開發有效的NO_X排放控制措施對提升我國大氣環境質量具有重大意義。

NO_X控制主要采取燃燒后處理方法，目前工業上應用的主要是選擇性非催化還原(SNCR)和選擇性催化還原(SCR)技術。SNCR技術反應溫度是在1000℃左右，這種方法的脫硝效率不高，還會產生少量溫室氣體N₂O；而SCR技術是以NH₃為還原劑，它的NO_X脫除效率可以達到85％以上，它的特點是催化劑V₂O₅/TiO₂在300℃～400℃下能具有良好的催化活性，工業上SCR反應器通常置于電除塵器之前。但它的不足是催化劑會受到高濃度煙塵的沖刷、磨損和飛灰中雜質的污染，煙溫過高還會使催化劑發生燒結、失活，或發生NH₃被氧化為NO的副反應等。因此，研究和開發可在脫硫之后進行脫硝的低溫SCR催化劑，不但可減少飛灰等對催化劑的毒害作用，避免催化劑中毒，還可簡化現有系統的布置或變更，因此具有重要的意義。

目前低溫SCR催化劑的開發主要是沿著中溫SCR催化劑的開發思路，均集中于改變催化劑活性組分和載體，或改變活性組分在載體上的分布等方面。已有研究結果表明以錳氧化物為活性組分的催化劑，其低溫SCR活性是最好的，與該催化劑相應的載體有活性炭纖維、活性炭、二氧化鈦等，如中國專利CN101011659A公開的催化劑以活性炭纖維為載體，采用浸漬法，在其上負載錳和鈰氧化物；CN1724149A的催化劑以錳的氧化物為活性組分，二氧化鈦為載體，另加入兩種或兩種以上變價金屬鐵或銅或釩或鈰或鉻的氧化物作為催化劑助劑。但是以錳為活性組分的低溫SCR催化劑的抗二氧化硫和抗水毒害的性能還有待加強，并且對該催化劑的研究還只是處于模擬煙氣條件下的脫硝性能，在真實煙氣條件下的研究還比較少；催化劑的壽命離工業化應用也還有很大的差距。與以錳氧化物為活性的催化劑相比，對目前中溫SCR廣泛應用的釩/鈦催化劑的研究已經是很成熟的了。釩/鈦催化劑在中溫下有出色的脫硝性能、抗二氧化硫和抗水毒害性能，具有較好的熱穩定性、機械穩定性，但在低溫下活性卻很低，目前國內外研究人員已進行了大量的實驗研究，但始終沒有取得突破性進展。

三發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，采用以NH₃為還原劑的選擇性催化還原(SCR)技術，以釩/鈦催化劑研究為基礎，提供一種具有較強工業應用價值的用于低溫煙氣脫硝的催化劑及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種用于低溫煙氣脫硝的催化劑，其特征在于它是以氧化釩為活性組分、氧化鈦為載體的催化劑，其中催化劑中有部分氧被氟取代；催化劑各組分的質量百分比為：氟(0.10～2.40)、釩(0.20～1.20)、鈦(59.00～60.00)，其余為氧。

一種上述催化劑的制備方法，其特征在于它的制備步驟如下：

(1)采用溶膠-凝膠法制備氧化鈦載體：按上述比例將一定量的鈦酸丁酯和乙酰丙酮混合，攪拌，然后加入無水乙醇，攪拌2小時后得到鈦溶膠，于60℃水浴中濃縮后，于80～150℃干燥4～10小時，最后在空氣中400～600℃下煅燒1～4小時，篩分備用；

(2)采用浸漬法負載活性組分氧化釩至氧化鈦載體：首先采用釩的前驅體偏釩酸銨配制偏釩酸銨溶液，稱取一定量偏釩酸銨溶于去離子水中，用硝酸調節pH值至0.5～2.0；然后再按比例稱取一定量篩分好的氧化鈦載體，按比例加入一定化學計量比的偏釩酸銨溶液，于60℃水浴中浸漬3～8小時后，于80～150℃干燥4～10小時，最后在空氣中250～450℃下煅燒1～4小時，負載完成，得到催化劑；

(3)氟取代催化劑中部分氧的步驟，可以是制備載體氧化鈦時，或者是負載活性組分氧化釩時，又或者是制備載體氧化鈦和負載活性組分氧化釩時，制備時，按比例將氟化銨溶于乙醇中或溶于偏釩酸銨溶液中或分別溶于乙醇和偏釩酸銨中。