[發明專利]一種中低溫SCR脫硝介孔分子篩催化劑及其制備和應用方法

有效

• 申請號: 201410815566.X
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104492471A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 蔣崇文;賴素鳳;蔣澤宇;王帥;鈡宏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J29/03
• 分類號: B01J29/03;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于脫硝技術領域，具體涉及一種中低溫SCR脫硝介孔分子篩催化劑及其制備和應用方法。

背景技術

氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO₂、N₂O等，是主要的大氣污染物之一，是形成酸雨和光化學煙霧的重要原因。自然界中氮氧化物的來源包括自然源和人為源，其中63％來自工業污染和交通污染，是自然發生源的2倍。在我國，以煤炭為主的能源結構導致燃煤電廠的煙氣排放是人為氮氧化物的主要來源。近年來，我國燃煤電廠氮氧化物的排放量不斷上升，環境保護形勢日趨嚴峻，根據我國最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223－2011)的要求，自2012年1月1日起新建火力發電鍋爐的氮氧化物排放將執行100mg/m³的排放限值。由此，我國對煙氣脫硝的自主技術需求更為迫切。

選擇性催化還原法(SCR)是目前最有效且應用最廣泛的脫硝技術。SCR法脫硝是指在催化劑的作用下，還原劑NH₃與NO_X反應生成N₂和H₂O。

催化劑是SCR脫硝系統的核心所在，初期投入中催化劑成本約占脫硝工程總成本的20～40％。現有SCR系統所采用的催化劑運行的溫度一般在300℃以上，中低溫活性不高，迫切需要開發中低溫活性較高的SCR催化劑，以降低脫硝系統的運行成本。

公開號為CN103331164A公開了“用于燒結煙氣NH₃-SCR脫硝的鐵基催化劑及其制備方法”，催化劑是由混合鐵礦粉、生石灰、石灰石、白云石和無煙煤粉按照一定的比例混合均勻后制備而成。在空速為5000h^-1，NH₃/NO＝0.8，350～450℃的溫度區間內，對模擬燒結煙氣的脫硝效率為12.25～39.2％。

公開號為CN102861579公開了“一種銅基納米脫硝催化劑及其制備方法”，以氧化銅為活性組分，以濃硝酸處理的碳納米管為載體，反應氣中NO/NH₃比值為1～1.5，在120～300℃的溫度區間內，NO轉化率為55～100％。

公開號為CN102962055A公開了“一種鉬基低溫脫硝催化劑及其制備方法”，以TiO₂為載體，以鋁的氧化物為活性組分，并添加金屬V、W、Cu、Ni、Zn、Ce的氧化物的一種或多種為助劑。溫度在130℃時脫硝效率能達到80％，催化劑達到99％的活性窗口溫度在150～446℃之間。

公開號為CN103623808A公開了“一種SCR催化劑及其制備方法”，該催化劑包括TiO₂-SiO₂復合氧化物載體、金屬氧化物固體酸、V₂O₅與CeO₂。在空速為12000h^-1，150℃～450℃的溫度區間內，NO的脫除率為90％～98％。

公開號為CN101279261公開了“一種鐵基選擇性催化還原脫硝催化劑制備方法”，以氧化鐵為活性組分，以粉煤灰為載體，催化劑的主要成分為：70-79wt％的粉煤灰；16-25wt％生石灰；5-14wt％普通硅酸鹽水泥；5-15wt％的Fe₂O₃，脫硝活性高達90％以上，工作溫度超過200℃。

SCR脫硝催化劑的載體通常選用二氧化鈦等材料，但是二氧化鈦需要在較高的溫度下才有較好的脫硝活性，SBA-15是一種介孔分子篩，它具有極高的比表面積和獨特的孔道結構，作為催化劑載體，能夠有效地分散活性組分，提高催化劑活性。本發明是中低溫SCR脫硝介孔分子篩催化劑，與傳統的脫硝催化劑V/TiO₂相比，提高了在90℃～240℃中低溫區間的脫硝效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種中低溫SCR脫硝介孔分子篩催化劑及其制備和應用方法，該方法制備的催化劑具有較好的中低溫脫硝效率，適合于90℃～240℃中低溫區間的高效脫硝，尤其是90-120℃的低溫區間的高效脫硝，以降低能耗和成本。

一種中低溫SCR脫硝介孔分子篩催化劑，由活性組分和載體構成，所述活性組份包括鐵、銅、錳中的一種或幾種金屬元素，所述載體是SBA-15介孔分子篩。

所述的載體SBA-15介孔分子篩的比表面積大于900m²/g。

所述的活性組份含量占催化劑總重量的5-20％，