[發明專利]一種中高溫煙氣脫硝催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011271531.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112264039A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 范建偉;張鵬;張偉賢;滕瑋;冉獻強;孫宇;薛英浩;陳小倩;余備;馬倩;陳燕燕
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/04;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發明涉及環境保護中氮氧化物控制技術領域，具體涉及一種應用于煤層氣發電廠排放的中高溫煙氣脫硝催化劑的其制備方法和應用。該脫硝催化劑包括催化劑涂層和蜂窩陶瓷，催化劑涂層載體為介孔二氧化硅分子篩和涂敷型氧化鋁，活性成分包括鐵元素和/或鈰元素，助催化成分包括鉬元素、鎢元素和鈀元素；催化劑涂層經浸漬、烘干和焙燒法涂敷于蜂窩陶瓷得到工業脫硝催化劑，制備完成的蜂窩脫硝催化劑可有效應用于煤層氣發電廠排放的中高溫煙氣脫硝，在500℃溫度脫除氮氧化物效率達到99％，無毒且具備優異的耐久性。

技術領域

本發明涉及環境保護中氮氧化物控制技術領域，具體涉及一種中高溫煙氣脫硝催化劑的制備方法及其在煤層氣發電廠排放的中高溫煙氣脫硝處理中的應用。

背景技術

進入21世紀以來，國家不斷鼓勵和發展綠色循環經濟，倡導建設資源節約型、環境友好型社會，對能源利用和生態環境保護的認識進一步加深。煤層氣發電作為一個新型能源利用領域，具有廣闊的發展前景。然而，煤層氣發電排放的高溫廢氣中含有氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)等多種污染物，對大氣環境造成嚴重污染和危害，并引發光化學煙霧等二次污染。參照《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)提出的“以氣體為燃料的鍋爐或燃氣輪機組”中“其他氣體燃料燃氣輪機組”的排放要求，煤層氣發電排放的NO_x濃度應控制在120mg/m³以下。

在眾多脫硝技術中，選擇性催化還原法(SCR)是應用最廣泛的NO_x處理技術，其中催化劑是SCR技術的核心。商用脫硝催化劑多為V₂O₅-WO₃/TiO₂基體系，已廣泛應用于燃煤發電廠、玻璃爐窯、水泥廠等行業。但是該類催化劑的應用溫度窗口較窄，適用溫度多為320℃～400℃，而煤層氣發電廠排出的廢氣溫度在500℃左右，常規的商用釩鈦基催化劑難以滿足其脫硝需求。并且煙溫長時間在450℃以上，易引起釩鈦基催化劑燒結，使催化劑中TiO₂的晶型發生變化、顆粒增大、比表面積減小，導致催化劑失活；并且該類釩鈦基催化劑的主要活性成分V₂O₅具有毒性，廢棄的催化劑需作為危險廢物進行單獨處理。

因此，如何針對煤層氣發電廠排放的中高溫廢氣開發新型催化劑，能夠高效、穩定應用于中高溫段煙氣脫硝，避免換熱降溫造成的能源浪費，已成為該領域技術急需研究的難點。

發明內容

針對煤層氣發電廠排放的中高溫廢氣，為了克服現有商用脫硝催化劑在中高溫條件下效率低、易失活等現象，解決廢棄催化劑的處置問題，本發明提供了一種應用于煤層氣發電廠排放的中高溫煙氣脫硝催化劑及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明首先，制備一種應用于煤層氣發電廠排放的中高溫煙氣脫硝催化劑涂層漿料，包括載體、活性組分和助催化組分，所述載體包括分子篩、氧化鋁及其混合物；所述活性組分包括鐵元素和/或鈰元素；所述助催化組分包括鉬元素、鎢元素和鈀元素，見步驟(1)～(5)。其次，通過吹掃、浸漬、煅燒等方法將催化劑涂于蜂窩陶瓷以適應工業運行條件，見步驟(6)～(8)。

具體采用以下技術方案：一種中高溫煙氣脫硝催化劑的制備方法，步驟如下：

(1)稱取適量介孔二氧化硅分子篩和涂敷型氧化鋁，混合后加入適量去離子水，攪拌均勻得到載體溶液，所述介孔二氧化硅分子篩和涂敷型氧化鋁占所述載體溶液的質量百分比為20％～35％；

(2)稱取適量的鐵元素前驅體化合物或/和鈰元素前驅體化合物，加入適量去離子水，攪拌至完全溶解，得到活性組分前驅體溶液，所述鐵元素前驅體化合物或/和鈰元素前驅體化合物占所述活性組分前驅體溶液的質量百分比共為5％；

(3)將活性組分前驅體溶液與載體溶液混合，攪拌1h；