[發(fā)明專利]寬活性溫度窗口的脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210469938.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102962074A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志明;易揚(yáng);張紹軒;朱珺之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/83
• 分類號(hào): B01J23/83;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合氧化物催化劑及其制備以及利用該催化劑在富氧條件下選擇性催化還原氮氧化物的方法。適用于燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、煅燒窯爐等固定源及稀燃汽油車和柴油車等移動(dòng)原排放氮氧化物（NO_x）的消除，屬于環(huán)境催化和大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著能源消費(fèi)的增長(zhǎng)和機(jī)動(dòng)車保有量的增加，大量化石燃料消耗，氮氧化物排放量不斷增加，其引起的酸雨、光化學(xué)煙霧等問(wèn)題已成為日益突出的全球性環(huán)境問(wèn)題，因此，NO_x的排放控制已成為目前大氣環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)研究的熱點(diǎn)。

氨氣選擇性催化還原（Selective?catalytic?reduction,?SCR）被認(rèn)為是固定源尾部煙氣NO_x污染控制的最有效的方法之一。SCR技術(shù)的關(guān)鍵是高效穩(wěn)定的催化劑。目前，工業(yè)化應(yīng)用的NH₃-SCR催化劑，主要是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑，該催化劑在320-400℃范圍內(nèi)有良好的催化性能。但是，該催化劑存在的問(wèn)題是活性組份V₂O₅的前軀體毒性大，容易造成環(huán)境污染；并且當(dāng)煙氣溫度低于300℃時(shí)，催化劑的脫硝性能低。而電廠鍋爐的煙氣排放溫度隨負(fù)荷而變動(dòng)，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)即使在空氣預(yù)熱器前的溫度也可能降至250℃以下。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有SCR催化劑不能應(yīng)用于電廠鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的煙氣條件。另外，我國(guó)存在大量的工業(yè)燃燒設(shè)備，包括工業(yè)鍋爐、煅燒窯爐及水泥回轉(zhuǎn)窯等，在空氣預(yù)熱器與省煤器之間煙氣溫度通常在250-350℃之間，低于燃煤電站鍋爐煙氣溫度（320-400℃），因此，開(kāi)發(fā)寬溫度窗口的脫硝催化劑，不僅能滿足電廠在不同負(fù)荷條件下NO_x的消除，還同時(shí)能滿足我國(guó)工業(yè)燃燒設(shè)備煙氣脫硝的技術(shù)需求，具有重要的意義和應(yīng)用前景。

本發(fā)明通過(guò)水熱法制備了一種在寬的溫度范圍內(nèi)對(duì)NO_x脫除性能良好的新型復(fù)合氧化物催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單且對(duì)氨選擇性還原NO_x具有高效率的復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法。發(fā)揮銅鈰鈦復(fù)合氧化物中各組份間的協(xié)同催化作用，改善催化劑的性能，從而制得了一種環(huán)境友好且在寬的溫度范圍內(nèi)對(duì)NO_x催化消除性能良好的脫硝催化劑。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

寬活性溫度窗口的脫硝催化劑，其特征在于：原料組成表示為Cu_xCe_yTi_1-x-yO₂，其中Cu的摩爾百分含量0.1≤x≤0.3,Ce的摩爾百分含量0.1≤y≤0.3,?Ti的摩爾百分含量在0.4-0.8之間。

所述的寬活性溫度窗口的脫硝催化劑的制備方法，其特征在于：該方法依次包括以下步驟：

（1）配制0.5~1.0mol/L的硝酸銅和硝酸鈰溶液，?1~2?mol/L的硫酸鈦溶液；

（2）取步驟（1）所得硝酸銅、硝酸鈰和硫酸鈦溶液，30~50℃水浴攪拌混合30~90分鐘，得到混合溶液；

（3）將步驟（2）所得混合溶液在不斷攪拌下加入氨水至pH值為10，將所得混合液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在120℃條件水熱反應(yīng)12~24小時(shí)，然后降至室溫；

（4）取步驟（3）所得反應(yīng)液抽濾，洗滌，在120℃條件下烘干12~48小時(shí)，然后于馬弗爐中在500℃條件下焙燒4~8小時(shí)，制得寬活性溫度窗口的脫硝催化劑。

所述寬活性溫度窗口的脫硝催化劑的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用方法包括以下步驟：

將催化劑裝載在固定床反應(yīng)器當(dāng)中，反應(yīng)溫度控制在150~400℃范圍；以氨氣為還原劑，控制氣體總流量在200~400?ml/min,?空速在64,000~128,000?h^-1。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：不采用有毒性的活性組分V₂O₅,?通過(guò)發(fā)揮銅鈰鈦組份間的協(xié)同催化作用，有效提高了催化劑的低溫脫硝性能，拓寬了催化劑的活性溫度窗口，具備了高效催化凈化氮氧化物的性能，在200~400℃范圍內(nèi)，氮氧化物的凈化效率達(dá)91~99%。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明：