[發明專利]應用于分布式能源站內燃機煙氣高溫脫硝催化劑

在審

• 申請號: 201710469818.1
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107262144A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 翟燕萍;姚小強;沈美慶;王軍;王晨;徐波;陳鋒;劉清俠
• 申請（專利權）人: 中國華電集團科學技術研究總院有限公司
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;C01B39/48;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京市邦道律師事務所11437
• 代理人: 薛艷

技術領域

本發明涉及一種脫硝催化劑，特別是涉及一種應用于分布式能源站內燃機煙氣高溫脫硝催化劑，本發明還涉及該高溫脫硝催化劑的制備方法。

背景技術

天然氣分布式能源系統(以下簡稱分布系統)作為天然氣的一種清潔高效利用方式，并作為改善大氣質量的一種有力措施逐漸得到認可。分布系統一般安裝在用戶附近，因此污染物排放情況成為用戶的關注焦點。其污染物主要為氮氧化物(NOx，主要是NO)，需要進行凈化后達到國家要求限值才能向大氣排放。北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》(DB11/139-2015)規定2017年4月1日開始在用鍋爐NOx排放限值為80mg/m³(標態，干基，3％O₂)，新建鍋爐NOx排放限值為30mg/m³(標態，干基，3％O₂)。

選擇性催化還原法(SCR)脫硝是20世紀80年代初開始逐漸應用于燃煤電站鍋爐煙氣脫硝的工藝，也是目前國際上應用最廣、最有成效的煙氣脫硝技術之一。SCR脫硝技術的原理是煙氣和還原劑(如NH₃、液氨、尿素)與空氣的混合物在經過SCR反應器的蜂窩式或板式催化層時發生選擇性催化還原反應，生成無污染的N₂和H₂O。

其主要反應式如下：

4NO+2(NH₂)₂CO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

上述脫硝反應本征活化能較高，必須在催化劑存在的情況下才能發生。目前主要使用的催化劑為釩基催化劑，鐵基分子篩催化劑。而分布式系統項目，尾氣的溫度遠高于400攝氏度，甚至會超過550℃的高溫，釩基SCR催化劑會出現V流失污染環境以及N2選擇性低的問題；同時當燃料燃燒不充分時，尾氣中會含有一定量的烷烴、烯烴等，極易在鐵基催化劑表面和孔道中形成積碳。因此，需要使用具有小孔CHA空間構型的Cu/SSZ-13分子篩催化劑。

傳統Cu/SSZ-13的生成過程包括制得Na/SSZ-13，然后經過氨交換以及銅交換得到Cu/SSZ-13，生產過程中會使用大量水，以工業生產為準，每生產一噸硅鋁分子篩需要去離子水25-30噸左右；一步法合成Cu/SSZ-13分子篩，雖然合成步驟簡單，但硅鋁比不可控(SiO₂/Al₂O₃＝8-15)，并且一步法合成中，采用的是銅絡合物(Cu-TEPA)為模板劑，Cu的投入量需要與模板劑的量保持一致，不可以自由調節，會導致銅含量過高，得到適當銅含量的Cu/SSZ-13仍需要用氨交換。

因此，需要開發一種既能夠調控Cu/SSZ-13中硅鋁比及銅含量，又能夠省去傳統制備過程中水含量的Cu/SSZ-13催化劑的制備方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種不需要氨交換、銅交換過程即可制得硅鋁比及銅含量可控的Cu/SSZ-13催化劑的制備方法，且制得的催化劑抗高溫失活，工作溫度窗口寬，脫硝效率高，氨逃逸低，可用在分布式系統全負荷煙氣條件下使用。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種應用于分布式能源站內燃機煙氣高溫脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

a、將含有設計配比的鋁源、氨水溶液以及模板劑在水中形成混合溶液，攪拌條件下加入硅源形成均勻漿料；

b、將所述步驟a中得到的漿料裝入反應釜中晶化，晶化結束后用水稀釋并分離產物，得到帶模板劑的H/SSZ-13，干燥獲得烘干固體；

c、將所述步驟b得到的烘干固體焙燒得到載體H/SSZ-13；

d、將所述步驟c所得載體H/SSZ-13與CuO粉末混合，焙燒制得催化劑。

上述高溫脫硝催化劑的制備方法，其中，所述步驟a中,所述模板劑與硅源中所含SiO₂的摩爾比為0.1-0.4，所述氨水與硅源中所含SiO₂的摩爾比為0.5-1，所述硅源中所含SiO₂與鋁源中所含Al₂O₃的摩爾比為10-200。

上述高溫脫硝催化劑的制備方法，其中，所述步驟a中，所述鋁源為硫酸鋁、硝酸鋁、偏硫酸鈉、異丙醇鋁或氧化鋁，所述硅源為硅溶膠。

上述高溫脫硝催化劑的制備方法，其中，所述模板劑為N,N,N-三甲基金剛烷。