[發明專利]一種高溫鐵基沸石分子篩蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710839712.6
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107519926B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 孫利;胡葆華;崔明;周銀波;孟凡民;周振壘
• 申請（專利權）人: 中節能萬潤股份有限公司
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;B01J29/85;B01J29/72;B01J29/46;B01J29/072;B01J29/04;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 解麗麗

本發明涉及一種高溫鐵基沸石分子篩蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法，屬于大氣污染治理技術和環保催化材料技術領域。本發明通過混合二價鐵鹽和三價鐵鹽、合成沸石分子篩、天然沸石分子篩粉、凹凸棒粘土或高嶺土、玻璃纖維、有機粘結劑、木漿或田菁粉、硬脂酸和甘油，并經混煉、陳腐、擠出成型、干燥和焙燒步驟后得到鐵基沸石分子篩蜂窩式脫硝催化劑。本發明的催化劑以具有優異熱穩定性的合成沸石分子篩和天然礦物原料為載體，提高了催化劑在高溫環境中的運行穩定性、抗燒結性和機械強度。所得蜂窩式脫硝催化劑具有良好的抗水耐硫中毒能力，在400?600℃高溫范圍內和10000h^?1空速條件下，氮氧化物的轉化率大于90％。

技術領域

本發明屬于大氣污染治理技術和環保催化材料技術領域，特別涉及一種高溫鐵基沸石分子篩蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物即是硝酸型酸雨的基礎，又是形成光化學煙霧、引發溫室效應和破壞臭氧層的主要物質之一，對人體、環境以及生態具有很強的毒害作用，并已成為制約社會經濟發展的重要因素之一。因此，如何有效地消除氮氧化物已成為目前環保領域中一個令人關注的重要課題。在眾多的氮氧化物排放控制技術中，氨氣選擇性催化還原技術(NH₃-SCR)是目前國際上應用最多、技術最成熟的煙氣脫硝技術之一，廣泛應用于燃煤電廠、工業鍋爐等固定源煙氣脫硝和機動車尾氣排放等移動源尾氣脫硝，該技術具有脫硝效率高、選擇性好、運行可靠、維護方便等特點。催化劑是NH₃-SCR系統的核心部分，也是脫硝項目成敗的關鍵。

工業化應用催化劑體系以V₂O₅-WO₃(MoO₃)-TiO₂為主，其中銳鈦礦型二氧化鈦(鈦白粉)是實現SCR脫硝催化劑工業化生產的主要原料之一，也是控制催化劑性能的首要因素之一。盡管釩基催化劑生產、應用技術成熟，具有良好的中高溫活性和抗硫性能，但是其在400℃以上的高溫條件下應用存在明顯的缺陷，主要表現在：V₂O₅屬于高毒性物質，高溫時存在一定的揮發性，大規模使用該類催化劑有可能危害人體健康和產生環境污染問題；高溫條件下伴隨溫度上升氨氣自身的氧化反應導致催化劑脫硝性能下降嚴重；催化劑中氧化鎢和/或氧化鉬在高溫條件下的氮氣選擇性較差，導致氧化二氮的生成量增加，而氧化二氮更易引發溫室效應、臭氧層破壞等一系列環境問題；銳鈦礦型二氧化鈦載體長時間在高溫下運行會使催化劑更容易發生燒結現象，導致催化劑的孔道結構塌縮、比表面積下降以致使晶型結構轉化為熱力學狀態比較穩定的金紅石相，最終縮短催化劑的使用壽命，增加運行成本；高溫條件下二氧化硫向三氧化硫的氧化率高，生成三氧化硫與逃逸的氨氣及煙氣中的水蒸氣反應生成硫酸銨或硫酸氫銨，易凝結在下游設備和管道上造成堵塞和腐蝕；釩礦儲量相對較少，釩氧化物前驅體的價格相對較高。因此，對于垃圾焚燒爐、燃氣或燃油機組、褐煤煤質燃煤電廠等排放煙氣溫度在400℃以上的煙氣脫硝問題，傳統V₂O5-WO₃(MoO₃)-TiO₂商業催化劑應用已受到限制，開發具有低成本、高溫熱穩定性好、高脫硝活性、高抗水硫中毒性能的非釩基環保型脫硝催化劑受到國內外學術界和產業界越來越多的關注。