[發明專利]一種添加助劑的低溫脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310480494.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103537279A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 崔素萍;羅小根;郭紅霞;馬曉宇;劉慶祎;張良靜
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/889;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于低溫脫硝催化劑技術領域，具體為水泥窯爐余熱發電及除塵后低溫條件下的一種SCR脫硝催化劑。

背景技術

NO_x和SO₂是大氣污染物之一，是酸雨的主要來源。人類的活動、燃料燃燒、工業生產等都有可能產生NO_x，NO_x主要包括N₂O、NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅等，NO_x污染己經成為一個日益嚴重的全球性問題。在過去的十年中，我國的SO₂排放得到了廣泛的治理和有效的控制。而NO_x污染排放控制的工作在我國方興未艾，“十二五”期間，NO_x首次被列入約束性指標體系，排放總量要削減10%。2010年我國水泥產量為18.68億噸，水泥企業近5000家，水泥煅燒產生大量NO_x，排放濃度為300mg/Nm³～2200mg/Nm³，2010年全國水泥排放氮氧化物約200萬噸，約占全國氮氧化物，排放總量的10%，僅次于電力行業和機動車尾氣排放，位居第三。

《水泥工業大氣污染物排放標準（GB4915-2004）》規定，新型干法水泥生產線NO2的限制標準是800mg/Nm³，而即將頒布的國家標準《水泥工業清潔生產技術要求》，提出2005年后新建水泥生產線NO₂的限制標準是500mg/Nm³。北京市也有相應規定，自2008年起，水泥窯爐NO_x允許排放濃度不得超過500mg/Nm³，且實行總量收費。對照現有標準要求，我國水泥窯爐氮氧化物排放的現狀存在較大差距，因此，研究水泥窯NO_x減排關鍵材料及技術極為迫切。

目前水泥窯NO_x控制技術主要有燃燒優化控制NO_x排放技術、選擇性非催化還原（SNCR）法和選擇性催化還原（SCR）法。前兩種脫硝技術由于減排效率較低，只能作為一種輔助措施。SCR技術是在NH₃和催化劑的作用下，將NO和NO₂轉化成N₂，SCR技術可達到很高的NO_x削減率（85－95％），煙氣NO_x排放水平可降低到100-200mg/Nm³。SCR技術由于巨大的削減潛力、無反應副產物生成等優點，被認為是最徹底的NO_x減排技術，因此世界水泥工業對SCR技術具有極大興趣。目前，研究較成熟且投入生產應用的SCR技術的催化劑主要是釩鎢鈦體系（V₂O₅-WO₃/TiO₂），但由于其催化反應溫度要求較高（300-500℃），不能應用于水泥窯爐除塵、余熱發電后的低溫煙氣的脫硝。而錳鈦體系催化劑由于其具有低溫催化活性較高而得到廣泛的關注。

目前，已經申請的SCR脫硝催化劑的專利很多，從公開的專利來看，主要有V2O₅-WO₃/TiO₂，MnO_x-CeO₂/TiO₂等體系，但釩鎢鈦體系的催化劑只在300-400℃條件下脫硝率較高，不適合在低溫條件下使用，錳鈰鈦體系催化劑生產技術尚未成熟，且成本較高，且堿金屬對其具有較強的中毒作用，容易造成催化劑活性失活，所以研究低溫條件下的脫硝活性較高及抗堿金屬中毒能力強的催化劑對這種低溫脫硝催化劑的廣泛應用具有重要的意義。

發明內容

針對以上問題，本發明是通過溶膠-凝膠法制備具有高比表面積以及孔徑分布均勻的TiO₂-SiO₂復合載體，然后通過浸漬法負載MnO_x活性物質以及助劑CeO₂，NiO或FeOx，助劑的添加明顯提高了活性物質的低溫催化活性，拓寬了其活性溫度窗口，從而制備出低溫活性高，較好的抗堿金屬中毒能力，成本較低的復合載體的脫硝催化劑。