[發(fā)明專利]一種低溫抗硫脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410313228.6
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104069852A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋華
• 申請（專利權(quán)）人: 宋華
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J23/68;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及化石燃料燃燒尾氣的處理領(lǐng)域，特別涉及一種低溫抗硫脫硝催化劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】

眾所周知，氮氧化物(NO_x)是一種有害氣體，主要的大氣污染物，不僅可以引起酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)及臭氧層的破壞；還能造成嚴(yán)重的水質(zhì)和土質(zhì)惡化、城市灰霾天氣(PM2.5)等環(huán)境污染問題，對人類的健康造成極大危害。大氣污染物中90％SO₂以及70％NO_x來自于煤炭的燃燒，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大氣污染物排放總量居高不下，潛在的環(huán)境問題不斷顯現(xiàn)，長三角、珠三角和京津冀地區(qū)等城市群大氣污染逐漸呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特征，酸雨的類型已經(jīng)從硫酸型向硫酸和硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)化，氮氧化物的污染問題一直未得到有效控制。另一方面，工業(yè)鍋爐和窯爐(如陶瓷窯爐、玻璃窯爐)等排放的NO_x約占氮氧化物排放總量的23％，目前尚無成熟的脫硝技術(shù)可用，產(chǎn)生的NO_x直接排放。工業(yè)窯爐煙氣具有飛灰含量高、SO₂及NO_x濃度高和煙溫偏低(180～300℃)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的商用SCR催化劑活性溫度高、范圍窄(350～450℃)，不能適用于工業(yè)窯爐煙氣脫硝工況。

由環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)檢總局共同發(fā)布的《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)從2012年1月1號起正式實(shí)施，其中要求新建機(jī)組2012年開始、老機(jī)組2014年開始，其氮氧化物排放量不得超出100ppm。目前國內(nèi)氮氧化物的控制主要依靠低NO_x燃燒控制技術(shù)，燃燒后的煙氣脫硝技術(shù)在國內(nèi)的研究和應(yīng)用還相對較少，而隨著環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻，僅靠低NO_x燃燒已不能滿足更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此需要加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)及技術(shù)轉(zhuǎn)化，引進(jìn)國外脫硝高端技術(shù)；另一方面加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，努力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硝技術(shù)，特別是加強(qiáng)對SCR催化劑的研究及脫硝新技術(shù)的開發(fā)，研究適合我國的低溫SCR技術(shù)，降低脫硝成本。

在氮氧化物控制方面，主要有低NO_x燃燒技術(shù)和煙氣脫硝。根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，國家對NO_x排放要求限制越來越嚴(yán)格，僅靠低NO_x燃燒技術(shù)降低排放，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣脫硝則是普遍采用減少氮氧化物排放的方法。目前應(yīng)用較為成熟的主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、電子束法以及熾熱碳還原等技術(shù)。其中SCR是目前絕對主流的也是商業(yè)化最為成功的煙氣脫硝技術(shù)，當(dāng)要求氮氧化物的脫除率大于50％時(shí)，SCR是世界公認(rèn)的最有效的脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)作為一種高效的脫氮技術(shù)應(yīng)用于NO_x的控制已有30多年的歷史，在國外研究較多，技術(shù)較為成熟。國內(nèi)在氮氧化物處理方面才剛剛起步，脫硝技術(shù)主要依賴進(jìn)口，合作范圍主要有SCR系統(tǒng)成套技術(shù)、關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵設(shè)備；針對舊機(jī)組改造的低NO_x技術(shù)；針對新建機(jī)組的非煙煤煤種的低NO_x技術(shù)；引進(jìn)催化劑的生產(chǎn)技術(shù)和工藝；更先進(jìn)的新脫硝技術(shù)等。

SCR技術(shù)核心是催化劑，催化劑的研究也是氮氧化物控制技術(shù)研究的熱點(diǎn)。催化劑按種類可分為貴金屬、分子篩、炭基和金屬氧化物催化劑四大類。這四類催化劑的應(yīng)用現(xiàn)狀如下：(1)貴金屬催化劑雖然催化活性高，但其活性溫度范圍較窄，價(jià)格昂貴，N₂選擇性差，表面易吸附其它物質(zhì)造成氧抑制和硫中毒等問題，影響了其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。隨著SCR催化劑的深入研究，貴金屬催化劑很快被金屬氧化物催化劑所取代。(2)分子篩催化劑在較高的溫度下，選擇性還原NO_x具有高的催化活性，并且活性溫度范圍比較寬，但是抗H₂O和SO₂的能力差。在工業(yè)應(yīng)用中尚存在水抑制及硫中毒等問題，這也是本身分子篩的結(jié)構(gòu)所決定的。(3)炭基催化劑在低溫條件下表現(xiàn)出較好的SCR活性，但其抗硫中毒能力不強(qiáng)，特別是在高于250℃的環(huán)境下不穩(wěn)定、易燃，阻礙了其在中SCR研究中的發(fā)展。(4)金屬氧化物催化劑的研究是最為熱門的一類，如商用V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂。這類催化劑需要的起活溫度較高，常被用于300～400℃的傳統(tǒng)SCR裝置中，具有很高的催化活性和脫硝效率，但仍需提高其抗SO₂和H₂O中毒能力。