[發明專利]一種整體型一氧化氮低溫氧化催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410150902.3
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103933969A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 李平;孫鈺銘;徐晶;韓一帆;任樂樂;葉黎城;周興貴
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張睿

技術領域

本發明涉及工業廢氣治理領域，尤其涉及整體型一氧化氮低溫氧化催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物（NOx，一般90%-99.5%為NO，其余為NO₂）是主要的大氣污染物之一，不僅對人體健康產生危害，而且是PM2.5顆粒、臭氧和酸沉降等二次污染的重要前體物。2012年1月1日我國實施的《火電廠大氣污染物排放標準》對新建火力發電鍋爐及燃氣輪機組排放廢氣作了規定，要求NOx排放不能超過100mg/m³。NOx的排放源包括移動源和固定源。移動源主要為汽車尾氣，固定源則主要為通過化石燃料燃燒提供能源的各類工礦企業，如火電廠。此外，硝酸生產廠等化工企業也排放含NOx尾氣。目前人為排放的NOx中95%以上來自化石燃料的燃燒過程，因此有效地控制固定源的NOx排放是解決我國NOx污染的關鍵問題。

在各種控制固定源NO_x排放的技術中，NH3選擇性催化還原NO_x（NH₃-SCR）工藝是目前國際上行之有效、應用最廣的煙氣脫硝技術。該技術商用的催化劑是V₂O₅或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂催化劑，有效工作溫度為300-400℃。但是我國火電廠或硝酸廠等的煙氣排放溫度通常在室溫至180℃之間，而商用NH₃-SCR催化劑在低溫下基本喪失了催化活性。因此，亟需開發出低溫脫硝技術。

上世紀七十年代，日本科學家提出了氣相氧化-吸收脫硝技術，其思想是利用氣相氧化的方法，將廢氣中NOx中溶解度較小的NO通過廢氣中的低濃度O₂氧化成NO₂、N₂O₅等，然后再用堿性、氧化性或者還原性的吸收液進行吸收，從而達到降低廢氣中NO_x排放的目的。該方法工藝簡單，操作成本低，不僅能實現廢氣脫硝凈化，還能實現NO_x的資源化利用，因而引起了工業界的廣泛重視。然而此類技術目前仍未大規模工程化。

從已研究過的NO氧化催化劑來看，負載型貴金屬Pt催化劑和Mn、Co、Cu、Cr、V等過渡金屬氧化物催化劑的活性較高。例如中國發明專利CN101028596A公開了一種NO氧化催化劑，是一種錳基納米粉體氧化物，利用共沉淀的方法制備，催化氧化轉化率高，當反應溫度為200℃時即獲得約70％的催化轉化效率，當溫度升至400℃時，廢氣中NO₂/(NO+NO₂)的比值可高達92％。中國發明專利CN102188979A介紹的催化氧化法煙氣脫硝催化劑是以鈦交聯粘土為載體，浸漬法制備而成，當NO體積分數為500ppm，O₂體積分數為15％，空速為13000h^-1時，NO的氧化度可以達到45％。再如中國發明專利CN102451679A公開了一種NO氧化劑，以二氧化錳為活性成分，以耐熔惰性材料為載體，活性組分包覆在載體表面，可以在常溫下將氣體中的低濃度NO快速完全地氧化為二氧化氮，但不適用于高空速下利用煙氣中的低濃度O₂對NO進行催化氧化的過程。

由于工廠排放含NOx廢氣一般是在流程尾部，流量大但氣體壓力小、溫度低，因此要求脫硝催化劑不但具備低溫高活性，而且催化劑床層壓降應盡可能小，以防止大氣倒灌。然而目前研發的NO氧化催化劑的外觀形態大多是粉末或小顆粒,不符合工業大型反應裝置中催化劑的裝填要求，因而無法直接用在工廠含NOx廢氣的治理流程上。