[發(fā)明專利]抗中毒金屬氧化物脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010277796.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN111715302B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張登松;王芃蘆;沈志;顏婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J33/00
• 分類號(hào): B01J33/00;B01J23/10;B01J23/20;B01J23/30;B01J23/34;B01J23/745;B01J23/847;B01J23/881;B01J23/889;B01J27/188;B01J29/035;B01J29/04;B01J35/00;B0
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開了一種抗中毒金屬氧化物脫硝催化劑及其制備方法，本發(fā)明催化劑是一種同時(shí)具有高抗堿/堿土金屬和抗硫金屬氧化物脫硝催化。該催化劑主要通過硅源和鋁源在金屬氧化物共沉淀前驅(qū)體表面原位生長(zhǎng)殼層，經(jīng)煅燒形成介孔硅鋁酸鹽包覆的金屬氧化物催化劑。本發(fā)明的催化劑中低溫脫硝性能優(yōu)異、制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)合成設(shè)備要求低，并具有極強(qiáng)的抗堿/堿土金屬中毒和硫中毒能力等優(yōu)點(diǎn)，其可適用于含堿/堿土金屬飛灰和SOsubgt;2/subgt;的固定源煙氣脫硝，如垃圾焚燒爐、水泥爐窯、生物質(zhì)燃料鍋爐以及玻璃爐窯等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脫硝催化劑及其制備方法，特別是涉及一種金屬氧化物脫硝催化劑及其制備方法，應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中氮氧化物控制與凈化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題也逐漸凸顯。氮氧化物(NO_x)作為一種主要的大氣污染物，能夠引起霧霾、酸雨、臭氧空洞和光化學(xué)煙霧，損害自然環(huán)境并對(duì)生物造成傷害。為了控制氮氧化物，國(guó)家近年來出臺(tái)了如《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16723-2011)、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB?16767-2014)、《大氣污染防治法》(2016)、等法律法規(guī)進(jìn)行限制。目前，氨選擇性催化還原(NH₃-SCR)技術(shù)是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的固定源煙氣脫硝技術(shù)，但商用V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑在國(guó)內(nèi)固定源脫硝應(yīng)用中存在一定的問題。

由于工業(yè)鍋爐的煙氣組成較為復(fù)雜，存在堿/堿土金屬氧化物(K₂O、Na₂O、CaO)和SO₂等毒物，導(dǎo)致催化劑大約3年需要更換或再生一次。在垃圾焚燒爐、水泥爐窯、生物質(zhì)燃料鍋爐以及玻璃爐窯等脫硝催化劑的實(shí)際應(yīng)用工況中，煙氣中含有大量的堿金屬飛灰加速了催化劑的失活。雖然經(jīng)過除塵和脫硫工藝之后，煙氣中的有毒物質(zhì)能大幅減少，但是殘存的堿金屬飛灰將會(huì)覆蓋催化劑的表面并與催化表面酸中心結(jié)合，降低了催化劑表面的酸量，影響了對(duì)還原劑氨氣的吸附，同時(shí)抑制催化劑活性中心對(duì)氨氣的還原，降低了對(duì)氨氣的活化。另外，在較低溫度下，NH₃-SCR催化劑自身反應(yīng)活性以及SO₂耐受性都面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，脫硫工藝殘留的SO₂可能與催化劑活性組分生成非活性硫酸鹽；此外，在300℃以下，SO₂可能與?NH₃形成的硫酸(氫)銨覆蓋催化活性位點(diǎn)、堵塞孔道結(jié)構(gòu)，從而嚴(yán)重影響脫硝催化劑活性。

目前國(guó)內(nèi)外專利主要集中于脫硝催化劑活性的提升及制備，對(duì)于其抗性的研究較少，并且在文獻(xiàn)報(bào)道的工作中，只關(guān)注抗堿、堿土金屬或抗SO₂中毒，對(duì)于其共存狀態(tài)下抗性的提升報(bào)道較少。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種抗中毒金屬氧化物脫硝催化劑及其制備方法，本發(fā)明催化劑是一種性能良好的核殼結(jié)構(gòu)選擇性還原脫硝催化劑，能夠改善堿/堿土金屬和SO₂共存時(shí)的中毒效應(yīng)。本發(fā)明開發(fā)的催化劑在保證催化劑優(yōu)良中低溫活性的基礎(chǔ)上，同時(shí)增強(qiáng)了催化劑抗堿/堿土金屬和抗硫性能，能夠極大延長(zhǎng)催化劑在固定源煙氣脫硝中的使用壽命。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種抗中毒金屬氧化物脫硝催化劑，以金屬活性組分和金屬助劑為核，在液相中原位構(gòu)筑介孔硅鋁酸鹽殼層；所述催化劑金屬活性組分為錳、釩、鐵、鈰的氧化物中的至少一種，金屬助劑為鈦、鈷、鋯、鉬、鎢、鈮的氧化物中的至少一種。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金屬氧化物活性組分和助劑組分是通過共沉淀方式進(jìn)行結(jié)合，形成前驅(qū)體，通過硅源和鋁源在金屬氧化物共沉淀前驅(qū)體表面原位生長(zhǎng)殼層，經(jīng)煅燒形成介孔硅鋁酸鹽包覆的金屬氧化物催化劑。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述介孔硅鋁酸鹽殼層合成使用的溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、水中的至少一種。