[發明專利]一種煙氣脫硝催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410648173.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104383926A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 隋成華;徐丹陽;盧忠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及氮氧化物還原技術領域，具體涉及一種煙氣脫硝催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

硫、氮氧化物的大量排放使得城市的空氣污染加重，排放引發的環境問題已給人體健康、生態環境以及社會構成巨大的威脅。硫、氮氧化物在大氣中會轉化為PM2.5顆粒，危害人類身體健康；硫和氮的氧化物還會導致嚴重的酸雨，進而引起植物死亡，土地荒漠化。

根據國家環保總局對全國2177個環境監測站13年監測數據分析表明，我國酸雨區面積大約為400多萬平方公里，區域面積已占全國面積的40％左右。酸雨和二氧化硫污染每年造成的經濟損失高達1100億元以上。因此，控制煤煙型大氣污染將成為我國大氣污染控制領域的長期主要任務，尤其是開展對大氣SO₂和NO_X的污染控制已迫在眉睫。

目前，燃煤電廠最有效的NO_X控制技術就是選擇性催化還原(SCR)工藝，SCR的核心技術是高性能的催化劑。傳統的SCR催化劑為V₂O₅-WO₃-TiO₂系催化劑，其中，V₂O₅為活性成分，WO₃為助催化劑，TiO₂為載體，由于該催化劑反應溫度要求較高，抗硫中毒能力低，且易燃結，所以其應用受到了一定的限制。一般而言，現有的脫硝催化劑存在強度低，易粉化，使用壽命短，制作過程不易成型脫模，且孔隙度不理想，催化效率低，催化劑用量大，成本高等不足之處。因此，開發一種廉價的脫硝催化劑是選擇性催化還原NO_X技術迫切需要解決的問題。

層柱粘土催化劑是一種類分子篩的新型粘土礦物材料，是近年來粘土應用領域的研究熱點。它利用粘土礦物的膨脹性和層間的陽離子交換性，將有機陽離子或無機金屬陽離子團引入層間，形成具有一定比表面積和孔結構的納米復合礦物材料。層柱粘土催化劑具有比表面積大、表面呈酸性、穩定性較強等優勢，在催化材料、環境污染處理等方面有廣闊的應用。此外，層柱粘土的催化效率高、催化劑用量不大、成本也不高，可以很好的通過還原劑選擇性將NO_X還原成N₂和H₂O的無污染物質。

公布號為CN102225335A的專利文獻公開了一種煙氣脫硝催化劑，該催化劑包括鈦層柱粘土作為載體，載體上負載CuO作為活性組分，負載CeO₂作為活性組分助劑，其中CuO質量為載體的5～10％，CeO₂質量為載體的1～2％。雖然該催化劑的比表面積、熱穩定性以及脫硝效率和活性溫度窗口都有所提高，但仍存在不足，還有待進一步的提高。

發明內容

本發明提供了一種煙氣脫硝催化劑及其制備方法和用途，該煙氣脫硝催化劑具有脫硝催化效率高、脫硝溫度窗口寬，抗SO₂毒化性強的優點。

一種煙氣脫硝催化劑，以層柱粘土為載體，載體上負載CuO作為活性成分，負載CaTiO₃作為助催化劑，其中，CuO的質量為載體的4～8wt％，CaTiO₃的質量為載體的10～15wt％。

作為優選，CaTiO₃的負載量為載體的12wt％。

CuO脫除NO_X的機理是氧化銅與氣相中的氧或SO₂反應生成氧化銅或硫酸銅，在一定溫度下，通過向煙氣加入氨，使其與氧化銅和硫酸銅發生脫硝催化反應，反應式如下：

上述反應通常需要在400℃的條件下才能進行，但經研究發現，在CaTiO₃的敏化作用下，上述反應的催化溫度可以降至200℃左右，從而降低鍋爐的排煙溫度，減少尾部煙道的結露，提高催化劑的壽命。與此同時，本發明負載CaTiO₃作為助催化劑的煙氣脫硝催化劑在脫硝工藝中不會產生固態或液態的二次污染物，對環境的二次破壞較小。

層柱粘土的原料為累托土、云蒙石、膨潤土、蒙脫土和蒙皂石中的一種。本發明所述層柱粘土的特征標志為規則間層礦物晶體，其由兩種單層礦物粘土組分規則交替排列組成。作為優選，所述層柱粘土為累托土，其屬于規則間層礦物結構的層狀粘土，是由不可膨脹的云母層和可膨脹的蒙皂石層共用相鄰的2∶1粘土層交替有序排列而成的一種結晶礦物粘土。

本發明還公開了一種所述煙氣脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：