[發明專利]一種銅鐵雙金屬負載整體式脫硝催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201911274023.0
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110947414A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 劉曉玲;周振壘;謝頌偉;袁鵠;孟凡民;胡葆華;周銀波
• 申請（專利權）人: 中節能萬潤股份有限公司
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01J29/76;B01J29/85;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 曲姮

本發明屬于大氣污染治理技術和環保催化劑材料技術領域，尤其涉及一種銅鐵雙金屬負載整體式脫硝催化劑、其制備方法及應用。本發明所得銅鐵雙金屬負載整體式脫硝催化劑，銅鐵雙金屬之間具有良好的協同催化作用，不僅提高了催化劑的脫硝活性，而且提高了催化劑的抗硫銨鹽中毒性能和抗堿(土)金屬中毒性能。本發明所得催化劑在250?540℃范圍內的脫硝效率均在85％以上，在移動源和固定源脫硝方向均有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于大氣污染治理技術和環保催化劑材料技術領域，尤其涉及一種銅鐵雙金屬負載整體式脫硝催化劑、其制備方法及應用。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是一種重要的大氣污染物。NO_x的排放給人類生產生活和自然環境帶來極大的危害。NO_x不僅會引發酸雨、酸霧及光化學煙霧，促進全球變暖，此外還會造成氮沉降量的增加，會導致地表水的富營養化以及陸地、濕地、地下水系的酸化和毒化，進一步對陸地和水生系統造成破壞。隨著國內經濟的快速發展，以煤為主的能源結構導致NO_x的排放量迅速增加，嚴重污染了生態環境，成為制約社會發展的重要因素之一。因此，如何有效地消除NO_x已成為目前環保領域中一個令人關注的重要課題。

在眾多NO_x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、工業鍋爐等煙氣脫硝，該技術具有脫硝效率高、選擇性好、運行可靠、維護方便等優點。催化劑是NH₃-SCR系統最核心的部分，其性能直接影響系統的整體脫硝效率和穩定性，是脫硝項目成敗的關鍵。

V₂O₅-WO₃(MoO₃)-TiO₂是工業上普遍使用的NH₃-SCR催化劑，其工作溫度一般在300～400℃，將V₂O₅負載于銳鈦礦結構型二氧化鈦(鈦白粉)上，摻雜WO₃或MoO₃改性。銳鈦礦型TiO₂表面有豐富的Lewis酸位點，且不與SO₂反應，長時間暴露在含硫煙氣中也能保持其微觀結構不變，具有較好的抗硫性。雖然釩基催化劑應用技術發展成熟，但其應用也存在明顯缺陷，主要表現在：V₂O₅屬于高毒性物質，大規模使用可能危害人體健康并產生二次環境污染問題；SO₂向SO₃的氧化率高，SO₃與NH₃和水蒸氣反應生成硫酸銨和硫酸氫銨，易凝結在下游管道上，造成管道的堵塞和腐蝕；釩礦儲量相對較少，釩氧化物前驅體的價格較高。因此，開發低成本、低SO₂氧化率的非釩基環保型脫硝催化劑是國內外學術界和產業界的一個熱點課題。

目前國內已經報道了一些SCR脫硝催化劑，且大部分都呈現出優異的NOx凈化能力。專利CN104353485A公開了一種分子篩脫硝的蜂窩催化劑制備方法，所述催化劑以Cu/ZSM-5為活性組分，浸漬法涂覆，在170-500℃有90％以上的脫硝效率，但是該活性組分的水熱穩定性和抗SO₂中毒性能較差，應用推廣受限。專利CN104117381A公開了一種含有Al-Si-Ti復合氧化物的柴油車氧化性催化劑，所述催化劑以貴金屬Pt和Pd為活性組分，雖然催化劑的活性較高，但是貴金屬催化劑成本較高且容易因硫中毒而失活，降低催化劑的使用壽命。

銅基分子篩在300℃左右具有較好的脫硝活性，但是其抗硫銨鹽中毒能力有待提高。水蒸氣能夠使分子篩的結構坍塌脫鋁，同時引起活性組分遷移，造成催化劑失活。SO₂會使活性金屬Cu發生緩慢的硫酸鹽化，使得催化劑的活性降低。