[發(fā)明專利]一種水泥窯爐煙氣脫硝用催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410076700.9
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103846094A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈岳松;付偉良;祝社民;縱宇浩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;B01J27/055;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水泥窯爐煙氣脫硝用催化劑及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料和大氣污染治理領(lǐng)域，特別適用于水泥窯爐高粉塵、高堿金屬和高堿土金屬含量的煙氣脫硝處理。

背景技術(shù)

氮氧化物（NO_x）是造成霧霾、酸雨、光化學(xué)煙霧及溫室效應(yīng)的罪魁禍首之一。我國是世界第一大NO_x排放國，2013年NO_x排放量達到2240萬噸，NO_x治理（煙氣脫硝）成為國家“十二五”大氣污染強治的重點。水泥廠作為第二大NO_x排放固定源，其煙氣脫硝成為NO_x減排的重中之重。選擇性催化還原（Selective?Catalytic?Reduction，簡稱SCR）脫硝技術(shù)成熟、效率高、穩(wěn)定性好，成為當(dāng)前國內(nèi)外治理NO_x的主流技術(shù)和發(fā)展方向，其中，SCR技術(shù)核心為脫硝催化劑。目前，商用脫硝催化劑主要是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂體系，釩鈦催化劑在300-400℃具有較高的脫硝活性，并廣泛的應(yīng)用于電廠，只有意大利、德國、瑞典等少數(shù)水泥廠用釩鈦催化劑做了實驗，溫度在300-400℃進行脫硝，證明了SCR脫硝技術(shù)在水泥窯爐的可行性。但其中V₂O₅是劇毒物質(zhì)，它在水中溶解度為8g/L（20℃），對人體的呼吸系統(tǒng)和皮膚會產(chǎn)生嚴重損害，長期接觸可引起支氣管炎、視力障礙、腎損害等。水泥窯爐煙氣粉塵含量高，富含堿金屬和堿土金屬，這些粉塵進入SCR脫硝系統(tǒng)后，會高速沖擊催化劑，且粉塵容易吸附在催化劑表面，造成催化劑堿金屬和堿土金屬中毒，導(dǎo)致催化劑失活。現(xiàn)有商業(yè)釩鈦體系催化劑強度低、易粉化、耐磨性差，難以在水泥窯爐煙氣高飛灰環(huán)境下長期有效運行。至今，SCR脫硝技術(shù)還沒有在我國水泥工業(yè)成功應(yīng)用的先例。因而發(fā)展適用于水泥窯爐煙氣脫硝用的環(huán)境友好型耐磨脫硝催化劑具有重大的意義。

目前國內(nèi)外已有大量專利公開了各種類型的脫硝催化劑及制備工藝，但針對水泥窯爐煙氣處理的脫硝催化劑相對較少。水泥窯爐脫硝技術(shù)主要采用分解爐分級燃燒和非選擇性催化還原（SNCR）技術(shù)，這兩種技術(shù)投資雖然小，但脫硝效率低，隨著氮氧化物排放要求日益嚴格，現(xiàn)今的技術(shù)已很難滿足排放要求。國內(nèi)針對水泥窯爐煙氣脫硝用的催化劑研制的還處于起步階段。專利（CN102500358B）、（CN103240081A）、（CN103230813A）是幾篇專門針對水泥窯爐脫硝用催化劑專利。其中，專利（CN102500358B）是以鈰、釩、銅、鈷等的氧化物作為活性組分，以質(zhì)子化的鈦納米管為載體，從而提高抗堿金屬和堿土金屬中毒能力，質(zhì)子化的鈦納米管價格昂貴，制備過于復(fù)雜，且活性組分中有劇毒物質(zhì)釩，容易造成二次污染。專利（CN103240081A）制備了以TiO₂-SiO₂為載體的錳基脫硝催化劑，該催化劑適用于除塵后的低溫環(huán)境，然而錳基脫硝催化劑遇到SO₂很容易失活。專利（CN103230813A）制備了一種抗堿中毒的催化劑，該催化劑是以錳、鈰等氧化物作為活性組分，但該催化劑適于較低的脫硝溫度，最佳脫硝溫度低于250℃，同樣該催化劑遇到SO₂很容易失活。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對水泥窯爐煙氣中高粉塵含量，并富含堿金屬和堿土金屬的工況條件，提出了一種水泥窯爐煙氣脫硝用催化劑；該催化劑脫硝效率高、成本低廉，工藝簡單、環(huán)保且不會造成二次污染的煙氣脫硝催化劑，這種催化劑抗磨損和抗堿中毒性能優(yōu)異；本發(fā)明的另一目的還提供了上述催化劑的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種水泥窯爐煙氣脫硝用催化劑，其特征在于以鈦鈰鋯鎢復(fù)合硫酸鹽為催化劑活性組分，以鐵、銅、鉬或鑭氧化物中的一種或幾種為助催化劑，以鋁硅鈦混合氧化物為載體；以鋁硅鈦混合氧化物載體質(zhì)量為基準，其中鈦鈰鋯鎢復(fù)合硫酸鹽質(zhì)量百分含量為5%～15%，助催化劑氧化物質(zhì)量百分含量為3%～20%。

優(yōu)選所述的鈦鈰鋯鎢復(fù)合硫酸鹽活性組分中Ti/Ce/Zr/W的元素摩爾比為1：（0.1～10）：（0.1～10）：（0.1～5）；所述的鋁硅鈦混合氧化物載體中Al/Si/Ti的元素摩爾比為1：（0.1～2）：（0.1～100）。

本發(fā)明還提供了上述催化劑的制備方法，其具體步驟為：

（1）鈦鈰鋯鎢復(fù)合硫酸鹽前軀體的配制