[發明專利]活性焦負載錳鈰復合氧化物低溫SCR催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310415859.4
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103433034A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 胡宇峰;劉建民;王小明;薛建明
• 申請（專利權）人: 國電環境保護研究院
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/889;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

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技術領域

本發明涉及一種用于煙氣脫除NOx的低溫SCR催化劑及其制備方法，特別是采用二氧化硫吸附能力較強同時機械強度較高的活性焦為原料，在獲得較高低溫SCR活性同時，具備較高的二氧化硫吸附能力。

背景技術

利用氨NH₃作為還原劑，選擇性催化還原（SCR）脫除NOx技術是目前應用最廣泛的火力發電廠煙氣脫硝技術。NH₃、NO和O₂在催化劑作用下發生氧化還原反應生成N₂和H₂O。其應用的催化劑主要是V₂O₅/TiO₂系列，它具有很高的催化活性，但是其反應溫度較高，在使用環境對應于火力發電廠高溫，高飛灰煙氣，容易引起催化劑的磨損和中毒。

基于上述原因，研究和開發在低溫（150℃以下）SCR反應工藝以及在低溫條件下具有活性的SCR催化劑具有重要的經濟和實際意義，也得到國際上許多研究工作者的重視。目前已開發了許多的低溫SCR催化劑，有浸漬法制備的MnOx/CeO₂、溶膠-凝膠法制備的Mn-Ce/TiO₂、Mn-Fe/TiO₂等系列催化劑。有部分研究將Mn-Ce氧化物負載于活性炭纖維或活性炭上，得到一定的低溫SCR活性，陸耘等人研究了以ACF為載體，以NH₃為還原劑對NO反應的催化效果，分別研究了以Cu(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂復合物為前驅體的銅系催化劑、鎳系催化劑和銅鈷系催化劑。實驗結果表明：CuO/ACF在150℃時NO轉化率可達到70%；沈伯雄等人研究了Mn-Ce/ACF不同浸漬順序的催化劑低溫SCR活性，在150℃時NO轉化率可達到75%。

專利201220259117.8提出了隔倉式移動床煙氣凈化反應器，利用該反應器可實施低溫SCR催化劑吸附特性脫除煙氣中二氧化硫、利用催化劑低溫SCR活性脫除煙氣中氮氧化物的方法，但是上述催化劑或在吸附二氧化硫能力方面不足，或在機械強度方面都難以滿足應用需求。需要研發出一種既具備較高二氧化硫吸附能力，又具備較好的低溫SCR活性，同時在機械方面滿足應用需求的催化劑與之相配合。

活性焦作為一種吸附脫硫材料，自身也具備一定的低溫SCR活性，但是相對于其他低溫SCR催化劑來說，活性焦的低溫SCR活性非常低，在實際應用過程中使用活性焦進行低溫SCR煙氣脫硝運行成本非常高，難以推廣。

發明內容

本發明目的在于提供用于低溫（100-180℃）條件下脫除煙氣中氮氧化物的選擇性催化（SCR），適用于在線再生條件下的循環使用。

本發明提供一種基于活性焦負載型活性組分的低溫SCR催化劑，該催化劑適用于低溫條件下氮氧化物的選擇性催化還原反應。通過將Mn?Ce復合氧化物負載于較高比表面和機械強度的活性焦顆粒上，降低SCR反應的溫度，提高催化劑的吸附能力和機械抗磨性能力，提高催化劑整體的抗硫酸鹽化能力和再生能力。

本發明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法，該方法步驟簡單，工藝設計巧妙，便于實現工業化生產。

本發明的具體技術方案如下：

一種基于活性焦負載型活性組分的低溫SCR催化劑，該催化劑以活性焦顆粒為載體，載體上負載有Mn、Ce復合氧化物。

該催化劑的載體上還負載有以下改性元素的氧化物，改性元素為：鐵Fe、鋯Zr、硅Si、鈦Ti、釩V、鉬Mo、鎢W、鉻Cr、金Au、銀Ag、鉑Pt、鈀Pd、銠Rh、鈷Co元素的一種或幾種。

本發明提供的負載型催化劑，該催化劑以活性焦顆粒為載體，載體上主要負載錳鈰復合氧化物。該負載型催化劑中還可能負載有改性元素的氧化物；該催化劑的硫容可達到46.0-65.8mg/g，機械球盤強度可達到90%以上。

上述基于活性焦負載型活性組分的低溫SCR催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

1）將活性焦顆粒用體積濃度0.5-25%的硝酸浸泡5-10小時；

2）將活性焦顆粒取出用蒸餾水沖洗1-2遍后濾干；

3）將錳的可溶性鹽和鈰的可溶性按照Mn：Ce摩爾比1：0.005-10比例制成混合溶液；

4）將步驟2）濾干的活性焦顆粒浸漬于步驟3）所得混合溶液中，浸漬放置2-6小時；