[發明專利]一種用于燃氣鍋爐一氧化碳選擇性還原氮氧化物催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201410145443.X
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103949249A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 高翔;陳景歡;駱仲泱;岑可法;倪明江;李桓宇;楊錦淵;王天威;陳松澤;呂昌磊;吳衛紅;施正倫;周勁松
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/56;B01D53/62;B01D53/86
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 牛世靜

技術領域

本發明屬于環保工程技術領域，涉及燃氣鍋爐等尾氣中氮氧化物的處理，特別涉及一種用于一氧化碳選擇性催化還原氮氧化物還原反應的催化劑及其制備方法。

背景技術

環境和能源安全方面的需求正推動燃氣鍋爐在我國（尤其是北京等一線城市）的迅速發展。據統計，到2015年，340個重點城市將對4.5萬臺10噸以下的燃煤鍋爐進行改燃或并網，有三分之一改為燃氣鍋爐，規模超過1.86萬兆瓦。隨著燃氣鍋爐在工業鍋爐中所占比重的迅速增長，其尾氣排放的氮氧化物（NO_x）將成為一個重要的NO_x排放源。近日，清華大學熱能工程系教授、中國工程院院士倪維斗認為，燃氣熱電聯產機組NO_x排放量比燃煤熱電聯產機組更大。并且，燃氣鍋爐污染物排放法規日趨嚴格，這對燃氣鍋爐尾氣中NO_x的控制提出了迫切的技術需求。

目前，燃氣鍋爐可借鑒的技術主要有氨選擇性催化還原（NH₃-SCR）和碳氫選擇性催化還原（HC-SCR）技術。雖然NH₃-SCR催化劑的催化效率較高，但存在應用設備系統復雜、建設和運行成本大、安全性不高的缺點。HC-SCR催化劑成本不高，但存在催化效率低、易產生二次污染、活性溫度區間窄等缺點。然而，一氧化碳選擇性催化還原（CO-SCR）催化劑具有催化效率較高，無需外加還原劑、安全性好等優點，逐漸成為脫硝技術研究的熱點。

元素銥（Ir）被認為是用于CO-SCR反應中活性較好的組分，日本Hideaki?Hamada等人研究了Ir負載于SiO₂上的催化活性，在較大空速下能獲得較理想的催化效率，加入Ba²⁺和WO₃等元素可使活性增強，但成本會提高很多。南京大學董林等研究了CuO負載的CeO₂上的催化活性，可以達到70%以上的效率，但活性溫度較窄。

中國專利文獻CN102211025B公開了一種耐鹽霧、耐濕、低溫消除一氧化碳的催化劑，由載體和活性金屬構成；其中的載體為氧化鋁、氧化錳、鈰鋯復合氧化物Ce_xZr_1-xO₂和粘結劑的混合物，氧化鋁和氧化錳質量比為1～5:1，鈰鋯復合氧化物的質量為載體質量的1～10%，0.5≤x<1，粘結劑為載體質量的0.5～5%；其中的活性金屬為Pt、Pd，Pt的質量為載體質量的0.1～1%，Pd的質量為載體質量的0.3～2%。該催化劑具有耐鹽霧、耐濕、低溫反應活性高等特點，在高鹽霧、低溫下仍具有良好的消除CO的性能。

中國專利文獻CN1899690A公開了一種同時脫除汽車尾氣中氮氧化物和一氧化碳的催化劑，其中Ag為主催化劑，Co為助催化劑，共同負載于載體CeO₂，該催化劑機械強度不夠高、催化活性有待進一步提高。

發明內容

本發明提供了一種用于燃氣鍋爐一氧化碳選擇性還原氮氧化物的催化劑（Ir/Ce_xZr_1-xO₂/γ-Al₂O₃），該催化劑以γ-Al₂O₃載體、Ir為活性金屬，具有機械強度好、性能穩定等優點，對CO與NO_x的反應具有較高的催化活性。本發明還提供了一種通過兩步負載制備催化劑Ir/Ce_xZr_1-xO₂/γ-Al₂O₃的方法，該制備方法制備條件簡單、反應條件溫和、適于工業化生產。