[發明專利]脫硝催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202310198802.7
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116272959A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 陳建軍;晏濤;李俊華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 李茂家;閆俊萍

本發明提供一種脫硝催化劑及其制備方法和用途。所述脫硝催化劑包括：載體，所述載體包括鈦氧化物和鋯氧化物；催化助劑，所述催化助劑包括鎢氧化物；以及，活性組分，所述活性組分包括釩氧化物；其中，當使用粉末X射線衍射法采用CuKα輻射實驗條件分析時，所述脫硝催化劑的X射線衍射圖在2θ(°)為25.3±0.2的位置具有特征峰。本發明的脫硝催化劑低溫下具有優異的脫硝效率，同時具備良好的耐高溫性能、抗水性能、抗硫性能等優點。

技術領域

本發明涉及一種脫硝催化劑及其制備方法和用途，屬于脫硝催化劑領域。

背景技術

近年來，隨著大氣環境污染日益復雜，對大氣環境的治理也愈發迫切。氮氧化物是大氣污染物的主要組成之一，是導致霧霾、光化學煙霧、酸雨等環境問題的重要原因。氮氧化物主要來源于化石燃料的燃燒。隨著燃煤電廠脫硝工程的深入改造，電力行業氮氧化物排放逐漸得到有效控制，為了進一步改善區域大氣污染問題，非電行業煙氣脫硝勢在必行。

目前，針對固定源氮氧化物的控制技術主要包括低氮燃燒、分級燃燒、選擇性非催化還原(SNCR)技術以及選擇性催化還原(SCR)技術等。為了實現日益嚴格的氮氧化物排放標準，SCR技術已經逐漸取代SNCR成為最主流的氮氧化物控制技術。相比于傳統電力行業，非電行業往往煙氣溫度更低，煙氣條件更復雜，因此，開發低溫高效穩定的脫硝催化劑，成為了如今一項重要的應用需求。

現有技術中，傳統的SCR脫硝催化劑是V₂O₅-WO₃/TiO₂體系，一般需要安裝在除塵裝置的上游以滿足300℃以上的工作需求，這樣就會面臨粉塵堵塞和堿金屬中毒等問題，大幅影響脫硝催化劑的使用壽命。如果安裝在除塵裝置的下游則需要額外的加熱裝置，大幅提高運行成本。因此，迫切需要開發新型脫硝催化劑以滿足SCR系統的低溫穩定運行。

脫硝催化劑的相關技術主要可以分為三大類，釩基脫硝催化劑、錳基脫硝催化劑和貴金屬脫硝催化劑，其中，貴金屬脫硝催化劑由于歸于高昂的價格難以推廣應用，釩基脫硝催化劑相關技術包括專利文件CN115041217A、CN106984300A等，錳基脫硝催化劑相關技術包括專利文件CN112495373A、CN108404906A等。

目前，專利文件CN115041217A、CN106984300A等釩基脫硝催化劑的相關技術大都以電力行業需求為目標，普遍工作溫度超過250℃，達到300℃左右，無法滿足非電行業低溫脫硝的需求；專利文件CN112495373A、CN108404906A等錳基脫硝催化劑相關技術雖然可以低溫脫硝，但錳氧化物在含硫煙氣中會迅速中毒失活，在非電行業復雜的煙氣環境下很難穩定運行。

專利文件CN104383913A公開一種釩系中高溫選擇性催化還原脫硝催化劑及制備方法，所述脫硝催化劑以鐵鋯氧化物為載體，以釩的氧化物為活性組分，以鎢的氧化物為助脫硝催化劑，其中，所述脫硝催化劑中，鈦元素和鋯元素的摩爾比為1:1，所述的鎢的氧化物的質量占鎢的氧化物和鈦鋯氧化物的總含量的6～12％；釩的氧化物的含量占總脫硝催化劑的質量的0.8％～1.1％。但是，該現有技術的鈦元素和鋯元素的摩爾比為1:1，形成了ZrTiO₄結構，破壞了穩定的TiO₂結構。并且該催化還原脫硝催化劑是中高溫脫硝催化劑，在5％的鎢含量下，300℃以上才有80％的轉化率，催化效率低。

因此，開發一種低溫高效穩定脫硝的脫硝催化劑及其制備方法與應用，可以在中低溫(180～240℃)穩定脫硝，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

發明要解決的問題

鑒于現有技術中存在的技術問題，例如：SCR脫硝催化劑在非電行業所面臨的更加嚴峻的煙氣環境等，本發明首先提供一種在低溫的環境下仍然能夠高效穩定脫硝的脫硝催化劑。本發明的脫硝催化劑低溫下具有優異的脫硝效率，同時具備良好的耐高溫性能、抗水性能、抗硫性能等優點。