[發明專利]一種協同脫汞的脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310462781.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103537273A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 劉小偉;徐明厚;趙波;斯俊平;王超;周子健
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J23/28
• 分類號: B01J23/28
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及一種協同脫汞的脫硝催化劑及其制備方法，屬于大氣污染凈化技術領域。

背景技術

煤炭是含量最豐富的一種化石燃料資源，中國是世界上最大的煤炭生產和消費國，從上世紀90年代開始，我國的煤炭生產和消費量便長期穩居世界第一位。而煤炭燃燒特別是燃煤電廠的運行，會帶來嚴重的環境污染問題，燃煤電廠排放的汞和氮氧化物是人為活動排放到大氣中主要來源。由于釋放到大氣中的汞進入生物圈后會在人體內富集，對人體的神經系統造成傷害，嚴重危害人體健康。而氮氧化物（NO_x）會引發酸雨和光化學煙霧等局部環境問題，給人類的生存帶來嚴重威脅。基于此，國家于2011年頒布的火電廠污染物排放標準中首次規定了汞和氮氧化物的排放標準，其中汞的排放標準為0.03mg/Nm³，氮氧化物的排放標準為100mg/Nm³。

汞主要以三種形式存在于燃煤煙氣中：單質汞（Hg⁰）、顆粒態汞（Hg^p）和二價汞（Hg²⁺）。其中，顆粒態汞（Hg^p）很容易隨顆粒物被靜電除塵器或布袋除塵器除去，二價汞（Hg²⁺）因易溶于水而容易被濕法脫硫裝置（FGD）脫除，只有單質汞（Hg⁰）由于其強揮發性以及不溶于水性的特點，現有的煙氣凈化裝置很難將其脫除。因此，燃煤煙氣中汞的脫除的技術難題，主要集中在對煙氣中單質汞的脫除。目前控制燃煤電廠單質汞的脫除方法主要有兩種：吸附法和氧化法。活性炭噴入是一種效果較好的吸附脫汞法，但是其價格昂貴，并且混有較高碳含量的飛灰難以被有效利用。氧化法脫汞是先利用催化劑將單質汞催化氧化成二價汞，然后用濕法脫硫裝置（WFGD）脫除二價汞。氧化法脫汞是目前燃煤煙氣單質汞脫除的主要方法。

燃煤煙氣中NO_x的脫除方法一般采用選擇性催化還原法，為提高反應效率，一般輔用脫硝催化劑（以五氧化二釩為主要活性成分、二氧化鈦為基體，又稱SCR催化劑）。脫硝催化劑在還原NO_x的同時兼具氧化單質汞的性能，但是，在典型的SCR溫度窗口下（350℃—400℃），脫硝催化劑的NO_x還原率雖然能夠達到80%以上，但是對單質汞的氧化效率卻只能達到20%—50%，其主要原因是脫硝催化劑氧化汞的最佳溫度低于300℃，因而不能在還原NO_x的適宜工作溫度（350℃—400℃）下達到理想的汞氧化效率。

另外，由于在脫硝催化劑中，如果主要活性成分五氧化二釩的含量較高，則燃煤煙氣中的SO₂氧化成SO₃的比率會明顯增加，而SO₃會使脫硝催化劑表面的金屬氧化物反應生成硫酸鹽，從而使催化劑中毒，所以在傳統的SCR脫硝催化劑中，釩的含量一般都低于3%。由于脫硝催化劑中活性物質五氧化二釩的含量較少，能夠提供給單質汞的氧化活性位點相應很少，導致單質汞的氧化效率進一步降低。因而，使用現有燃煤電廠的煙氣凈化裝置和傳統的脫硝催化劑，很難使煙氣中的單質汞達到國家規定的排放標準。