[發明專利]一種寬工作溫度抗硫蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710019951.7
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106824171A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 唐志誠;張國棟
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J27/138;B01J27/199;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 周瑞華

技術領域

本發明涉及一種寬工作溫度抗硫蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物（NO_x）主要來源于生產和生活中所用的煤、石油等燃料的燃燒以及工業生產。NO_x與空氣中碳氧化合物易發生光化學反應形成光化學煙霧，導致空氣質量下降、太陽輻射減少，進而形成霧霾天氣。NO_x還易被大氣中的氧氣氧化，與雨水作用形成酸雨和酸霧，加劇環境惡化。以NH₃為還原劑的選擇性催化還原法（SCR）是目前應用最廣泛和效率最高的NO_x脫除方法之一。

我國在“十二五”期間大力開展了燃煤煙氣NO_x控制技術，引進或自主開發了系列適用于煙氣溫度在300-400℃范圍的中溫脫硝催化劑。除燃煤電廠外，我國還存在大量的工業燃燒煙氣，其NO_x排放量占總量的30～40%，如焦爐、玻璃窯爐、陶瓷爐等，并且鍋爐數量大、單臺污染物排放量少、污染物濃度高、排放溫度低于300℃，現有的中溫催化劑及脫硝系統難以處理。《國家環境保護“十三五”規劃基本思路》明確提出要完善二氧化硫、氮氧化物等主要污染物總量控制指標體系，各省也頒布了相應的法律法規，嚴格控制工業煙氣污染物排放。寬工作溫度脫硝催化劑由于脫硝效率高、工作溫度窗口寬、起始溫度低等特點，是目前科研人員開發的重點領域。

CN 102614890 A公開了一種用于硝酸、硝鹽尾氣脫硝的蜂窩整體式SCR催化劑，發明人先將堇青石和輔料經球磨、捏合、陳腐、練泥、成型、烘干和高溫燒制成具有網狀蜂窩孔的載體，再將氧化鋁漿液涂覆在載體中，浸漬于含有釩、鉬、鎢、錳、鉻、銅、鐵活性組分溶液中，二次干燥、煅燒，得到SCR催化劑。所制備的催化劑在160-280℃或280-380℃范圍內脫硝效率達到95%以上。但是催化劑不抗硫，僅用于硝酸廠和化肥廠，且工作溫度區間僅有100℃，難以處理其它工業煙氣。

CN 103877988 A公開了一種寬溫高效氨選擇性催化還原脫硝NO催化劑及其制備方法，將氧化鋁粉、氫氧化鋁混合均勻，造粒，干燥、焙燒得到催化劑載體，將此載體浸漬在含有碳酸鑭鈰、硝酸銅、硝酸錳的活性溶液中，二次干燥、煅燒得到成品催化劑。該催化劑溫度窗口寬，在工作溫度區間內，脫硝效率達到90%以上。但是該催化劑需造粒等復雜工藝，所得到的催化劑為顆粒狀或條狀，使用范圍有限，所采用的活性組分抗硫性差，難以應用于燃煤或燃氣領域的煙氣處理。

CN 102247832 A公開了氧化鈦負載釩鉬復合氧化物高效脫硝整體型催化劑，將活性組分仲鉬酸銨和偏釩酸銨溶解于草酸溶液中，用草酸調節pH值2-3。載體采用硝酸溶液溶解水鋁石，經球磨得到的γ-Al₂O₃漿液浸漬于堇青石表面。干燥、煅燒得到γ-Al₂O₃堇青石，在此基礎上多次涂覆含有鈦酸四丁酯的乙醇溶膠，經過二次干燥、煅燒后的堇青石載體浸漬在活性溶液中，三次干燥、煅燒得到成品催化劑。所得到的催化劑適用于280-450℃或80-200℃的工作溫度區間，脫硝效率達到85%。但是，使用涂覆方式除了步驟繁瑣外，還存在耐磨性差，使用壽命短，難以適用于工業煙氣。

CN 102941083 A公開了一種中低溫核殼型脫硝催化劑及制備方法與應用，以鈰、錳作為活性中心，鐵、鎢、鉬做為助劑，浸漬在鈦基納米管內，干燥、煅燒得到粉末式脫硝催化劑，在工作溫度區間為140-400℃內，脫硝效率達到80%以上。但是鈦基納米管成本較高，難以實際應用。

CN104525216A公開了一種用于寬溫度窗口高硫條件下的脫硝催化劑及其制備方法。在商業V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑基礎上通過添加硝酸鐵、硫酸鐵、乙酸錳或硝酸鈰，得到寬溫度窗口脫硝催化劑。在溫度區間為260-420℃內，1000ppmSO₂條件下，具有良好抗SO₂性能，脫硝率80%以上的催化劑。然而，催化劑的脫硝效率偏低。