[發明專利]一種低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011609561.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN114682247A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 張鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01J23/28
• 分類號: B01J23/28;B01J23/34;B01J27/12;B01J27/16;B01J31/38;B01J35/04;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/00;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗麗;韓蕾

本發明提供了一種低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用。該催化劑由載體、活性組分、酸性調變助劑、堿性調變助劑、氧化還原性調變助劑及抗水抗硫抗塵包覆膜組成；以載體的質量為基準，活性組分占載體質量的1％?30％，酸性調變助劑占載體質量的0.01％?10％，堿性調變助劑占載體質量的0.01％?10％，氧化還原性調變助劑占載體質量的0.01?20％，抗水抗硫抗塵包覆膜的質量占載體質量的0.01?10％。本發明還提供了上述催化劑的制備方法。本發明的脫硝催化劑在低溫(300℃)煙氣中具有高抗水抗硫性能及抗煙塵性能，適用于低溫煙氣選擇性催化還原氮氧化物。

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，尤其涉及一種低溫脫硝催化劑及其制備方法，屬于催化劑技術領域。

背景技術

低溫脫硝是煙氣中氮氧化物處理的新型技術，擁有煙氣相對純凈的優勢，更主要的是將工藝改造成本大幅減少，符合我國國情，有希望取代目前的高溫脫硝技術。但是，低溫段溫度一般降到300℃以下，傳統的高溫催化劑在此溫度下無法滿足脫硝效率，因而不能正常運行，必須采用新型的低溫脫硝催化劑。

目前低溫脫硝催化劑仍集中在金屬氧化物催化劑中，通過添加Mn、Fe、Ce、V、Mo等元素拓寬催化劑溫度窗口，提升催化劑低溫活性。

如CN106807356A以浸漬和旋轉蒸發輔助浸漬等方法，添加了V、Mo、Nb、Sb等元素，增強了催化劑的低溫活性，但單一或少量元素的修飾顯然無法滿足催化劑抗水抗硫的要求。對于一些工業鍋爐入燃煤電廠鍋爐，玻璃窯爐等，煙氣不純凈，在經過脫硫除塵系統后仍含有一定程度二氧化硫、粉塵以及大量水，會使多數低溫催化劑發生中毒，失去活性，催化劑在5％水和500ppm SO₂條件下活性就出現連續下降。因此找到低溫脫硝催化劑抗水抗硫性的方法，以便針對不同工況對催化劑進行改性是很有必要的。

CN104056658A利用正硅酸乙酯等在3A分子篩浸入Mn_0.1-0.8Mg_0.2-0.9O_x，Mn_0.1-0.8Mg_0.2-0.9O_x活性組分后上添加二氧化硅組分，提高碳基脫硝催化劑的低溫脫硝性能，該催化劑只是在活性組分上進行擔載二氧化硅，其擔載方法采用超聲浸漬，只適用于少量粉體催化劑，且并未在催化劑整個表面上進行擔載，另外該催化劑載體是碳載體。

CN104525275A采用提拉-浸漬方法在SCR脫硝催化劑表面覆蓋聚硅氧烷，其根本目的是提高煙氣與SCR脫硝催化劑反應表面的接觸面積，保證脫硝反應還原效率。

低溫脫硝催化劑開發難點在于三點：第一，如何在低溫下具有良好的脫硝效率；第二，煙氣中有一定含量的SO₂和水蒸汽，SO₂和煙氣中的O₂及H₂O結合會生成硫酸氫氨，硫酸氫氨的露點溫度為270℃，并且粘性較強，會將煙氣中的煙塵粘附在催化劑表面而使催化劑失活。第三，即使低溫煙氣條件下進行了前脫塵處理，低溫脫硝時煙氣中仍具有一定含量的煙塵(通常仍含10-30mg/Nm³煙塵)，這些煙塵可能含有一些堿性金屬、堿土金屬及重金屬，這些金屬對脫硝催化劑通常具有毒害作用，因此具備一定抗煙塵中毒性能的低溫脫硝催化劑仍是一個重點。

在低溫煙氣下，對脫硝催化劑如何抗SO₂進行了大量的探索，當前已有的專利和文獻主要集中在對催化劑的活性組分和載體進行調變，尚未有涉及對阻斷和抑制硫酸氫銨生成的技術研究報道，另一方面，低溫脫硝催化劑如何提高抗煙塵性能的技術報道也非常少見。本專利從催化劑的酸堿性、氧化還原性綜合調變，并結合催化劑表面性質調變，從生成硫酸氫銨的源頭上進行阻斷和抑制，能極大地提高低溫脫硝催化劑的抗水抗硫及抗塵性能。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種具備高抗水抗硫性能的低溫脫(溫度低于300℃的煙氣)硝催化劑及其制備方法。