[發明專利]一種適用于低溫含硫煙氣的脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910325485.4
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN111822008B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 楊治
• 申請（專利權）人: 武漢科林化工集團有限公司
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;B01D53/86;B01D53/60;B01D53/90
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本發明公開了一種適用于低溫含硫煙氣的脫硝催化劑及其制備方法，催化劑以五氧化二釩為活性組分，以活性炭為載體，以硫酸氫鋁為抗硫劑，該催化劑具有優良的低溫催化活性及低的二氧化硫氧化率。

技術領域

本發明涉及一種適用于低溫含硫煙氣的脫硝催化劑及其制備方法，屬于環境保護中的氮氧化物控制技術領域。

背景技術

氮氧化物NOx是重要的大氣污染物，是造成酸雨、光化學霧及溫室效應等災害的主要污染物之一，氮氧化物對環境的不利影響被人類嚴重關注。以煤炭、生物質、垃圾為燃料的燃燒過程是氮氧化物的主要來源，因此對上述燃料燃燒產生的煙氣的排放控制日益加強。NH₃選擇性催化還原技術（SCR）因其具有優良的反應選擇性和反應活性而被廣泛應用于前述的煙氣的處理過程。目前，NH₃選擇性催化還原技術主要使用釩鎢鈦催化劑實現減少氮氧化物的排放。釩鎢鈦催化劑的使用溫度是300至400攝氏度，具有良好的抗硫抗水中毒穩定性，因此催化劑通常布置在高溫的煙氣環境中。

但是實際燃燒過程中，許多排放場景的煙氣溫度是低于300攝氏度的，例如：（1）電廠低負荷運行的時候，煙氣溫度通常低于300攝氏度，此時催化劑活性較差，（2）非電力行業（鋼鐵、有色、建材、玻璃、水泥等）煙氣溫度較低，通常低于250攝氏度，（3）小型鍋爐（1～5噸/小時），通常煙氣溫度低于200攝氏度。

研究表明錳、銅氧化物是低溫條件下NH₃選擇性催化還原氮氧化物反應的優良催化劑，但是脫硝催化劑在實際應用過程中處理的煙氣可能會含有幾十至幾千ppm的二氧化硫，二氧化硫和煙氣中的水汽會與錳、銅氧化物反應生成相應的硫酸鹽。在低于200攝氏度的條件下，錳、銅的硫酸鹽對NH₃-SCR反應幾乎沒有催化活性。王寶冬等人（環境化學，2018年，37卷，782頁）總結了低溫SCR脫硝催化劑抗硫抗水的研究工作。已有的工作表明在催化劑中加入氧化鈰可以很好的改善催化劑抗水抗硫的性能，在反應條件下二氧化硫優先與氧化鈰反應生成硫酸鈰，硫酸鈰可以抑制二氧化硫在催化劑上的吸附，從而保護活性物氧化錳。由于文獻中研究者之間的測試時間、溫度的差異，導致催化劑的終活性不能明確對照，但是可以肯定隨著測試時間的延長，催化劑活性逐漸降低。將鐵鹽加入到錳系催化劑，催化劑的抗水抗硫的性能也可以得到很大的提高，但是沒有提及二氧化硫氧化率。

劉振宇（化工學報，2008年，59卷，1894）總結了V₂O₅/炭基材料用于煙氣脫硫脫硝的研究進展。V₂O₅/炭基材料在低于200攝氏度的時候，即使有水汽與二氧化硫存在，催化劑也有優良的脫硝催化反應活性。為了提高V₂O₅/炭基材料的脫硫活性，研究者通過后處理增加炭材料上的含氧官能團，促進二氧化硫在催化劑上的氧化反應。但是由于V₂O₅/炭基材料吸附的硫酸與氨氣反應生成硫酸氫銨，導致V₂O₅/炭基材料的脫硝活性隨著時間推移會降低，將硫酸氫銨分解后，催化劑的脫硝活性可以得到恢復。

從上面的介紹可以看出開發低溫下具備優良抗硫抗水汽毒化的脫硝催化劑的需求十分迫切，但是已有的銅、錳氧化物催化劑體系無法滿足實際需求。V₂O₅/炭基材料的良好脫硫脫硝性能表明通過對此類材料的改進，抑制二氧化硫在催化劑表面的吸附，很有可能開發出低溫下具備優良抗硫抗水汽毒化的脫硝催化劑。

注：脫硝催化劑在實際應用過程中處理的煙氣可能會含有幾十至幾千ppm的二氧化硫。為了降低二氧化硫氧化生成的硫酸對下游管道及設備的腐蝕，釩系脫硝催化劑國家標準（參見中華人民共和國國家標準《蜂窩式煙氣脫硝催化劑》GB/T 31587-2015內表7）對催化劑的二氧化硫氧化率限定為不大于1%，為了達到這個標準，催化劑制造商對出廠催化劑的金屬雜質有嚴格的內部限定，特別是鐵元素及堿金屬元素。但是，目前極大部分的專利申請或研究報告都沒有披露相關催化劑的二氧化硫氧化率數據。

發明內容