[發明專利]一種低溫脫硝催化劑、制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201610139499.3
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105749938B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 王淑勤;劉文博
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: B01J27/12
• 分類號: B01J27/12;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,周曉萍

技術領域

本發明涉及一種催化劑，特別是用于催化還原脫硝工藝中的低溫脫硝催化劑。

背景技術

煤燃燒產生煙氣中的NOx是引起酸雨和光化學煙霧的主要污染物，燃煤排放的NOx占我國NOx總排放量的67%，近年來，火電廠煙氣脫硝已引起高度關注。利用NH₃作為還原劑的選擇性催化還原(SCR)脫硝技術是電廠脫除NOx的有效手段。SCR 催化劑是脫硝技術的核心，具有脫硝效率高、選擇性好、并且技術成熟可靠等很多優點。催化劑的成分組成、結構及相關參數對 SCR 系統的整體脫硝效果有直接影響。但是，使用較為普遍的商用釩鈦催化劑(V₂O₅ /TiO₂）中所需的鈦白粉價格較貴，導致脫硝技術投資成本居高不下。據測算，在 SCR 煙氣脫硝系統的投資及運行成本中，催化劑成本占整個系統初期投建成本的 20%以上。目前所使用的催化劑種類主要有以下3種：（1）釩鈦催化劑： V₂O₅/TiO₂、 V₂O₅-WO₃/TiO₂、V₂O₅-MoO₃/TiO₂和 V₂O₅-WO₃-MoO₃/TiO₂等。（2）貴金屬催化劑，這是研究較早的一類 SCR 催化劑，如 Pt、Pd、Rh 和 Ag 等以離子的形式與沸石中的 Na、K、Ca 等陽離子通過離子交換的方式負載到沸石上。此類催化劑在 20 世紀 70 年代作為排放控制類的催化劑發展起來，主要應用于汽車尾氣凈化器中。（3）金屬氧化物類催化劑，主要包括 V₂O₅，Fe₂O₃，CuO，CrOx，MnO，MgO，MoO₃等金屬氧化物或其聯合作用的混合物。還原劑一般選擇 NH₃。近年來，電廠采用較多的是以二氧化鈦為基體的催化劑，其典型成分為：支撐材料TiO₂ >90%，活性材料V₂O₅0.5～5%，WO₃5～l0%，運行溫度300～400℃。雖然商業化的 V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂具備很高的脫硝活性與抗硫性，但此類催化劑活性溫度窗口偏高，在 350℃以上才顯示出較理想活性。在工程實際運行中，由于煙氣中的 SO₂、H₂O、飛灰、堿金屬(K、Na)、堿土金屬(Ca、Mg)、As 甚至 Hg 等成分使催化劑中毒；煙氣溫度過高導致催化劑發生燒結；飛灰撞擊磨蝕等都會導致催化劑活性下降甚至喪失；添加W、Mo等稀有金屬的成本也較高。此外，SCR裝置設在省煤器之后、空氣預熱器之前的工藝流程，導致催化劑孔道堵塞及催化劑中毒，使用壽命大大縮短。據文獻報道，有些改性負載TiO₂催化劑在低溫下表現出較高的活性，且對NOx的去除效率也較高，但是其抗H₂O 抗 SO₂性能都很低。且光照條件的SCR技術中采用的是紫外光，仍存有運行成本高的問題。

綜上所述，開發低溫脫硝催化劑，延長催化劑壽命，降低催化劑使用成本，成為當前煙氣脫硝技術發展的重要方向。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的缺陷，提供一種低溫脫硝催化劑及制備方法，所述低溫脫硝催化劑通過摻雜技術，可提高在可見光下的催化活性，實現在室溫、可見光照射條件下較高的脫硝效率。

此外，本發明還要提供所述低溫脫硝催化劑的使用方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：

一種低溫脫硝催化劑，所述低溫脫硝催化劑是一種三元摻雜二氧化鈦柱撐粘土，所述催化劑中包括含有氟原子、釩原子和錳原子的二氧化鈦晶體，所述二氧化鈦晶體為單一銳鈦礦晶型，二氧化鈦晶體的粒徑大小為12-20nm，其中氟、釩、錳、鈦的摩爾比為10-40:0.5-2:0.3-1.5:100，所述催化劑的比表面積為70-90m²/g。