本技术涉及一种高效低硫氧化脱硝催化剂,包括其制备技术和在氨选择性催化还原脱除氮氧化物中的应用。该催化剂通过磷酸化处理的二氧化钛基材料制成,能有效降低二氧化硫氧化率,提升脱硝效率。
背景技术
氮氧化物(NOx
)和二氧化硫(SO2
)作为空气污染物广泛共存于许多工业烟气中,例如燃煤电厂、钢铁工业焦炉、生物质锅炉等。其中,NOx
是臭氧(O3
)和PM2.5
形成的重要前体物,而SO2
易被催化剂氧化成三氧化硫(SO3
),SO3
易腐蚀后续设备的管路系统,为了防止腐蚀不得不提高后续烟气的加热温度,从而增加了能耗降低了空气预热器的效率;同时SO3
易与烟气中的氨形成硫酸氢铵导致气路管路的堵塞。此外,SO3
会对人体健康造成危害。因此,在去除NOx
的前提下,降低SO2
氧化为SO3
对于环境保护和人类健康都具有重要意义。
目前,降低去除氮氧化物的催化剂对于SO2
的氧化率多采用降低入口处的SO2
的方法,即在脱硝装置前设置脱硫装置以去除烟气中SO2
,但脱硫后的烟气温度通常较低,进入脱硝装置前仍需加热到反应温度,增加了烟气处理系统的能耗。其次,也有采用后续SO3
处理的方法,但是在去除氮氧化物过程后,就有很大一部分SO3
以硫酸盐物种形成存在,是增加了处理难度。
关于去除氮氧化物中的NH3
-SCR反应和SO2
氧化反应的同时发生,想要选择性的发生SCR反应而不发生SO2
氧化反应,就要使得催化剂对于NOx
和NH3
选择性吸附以及降低反应能垒,而降低对于SO2
的吸附并增加氧化能垒。而一般去除氮氧化物的催化剂具有较高的氧化还原性能,而高的氧化还原性能就会使得高温下SCR反应和SO2
氧化的发生,使得氮氧化物去除效率和SO2
氧化率呈现共同的反应趋势,因此,这也是目前的催化剂设计存在的主要问题。另外,实际的工业烟气组分复杂,催化剂的抗水性能也是催化剂设计需要考虑的关键因素。因此,开发出具有宽温窗、高活性、高稳定性的较低SO2
氧化率的去除氮氧化物的催化剂具有广泛的应用前景和发展意义。
公开号为CN108187657A的中国专利文献公开了一种低二氧化硫氧化率的薄壁SCR脱硝催化剂及其制备方法,将五氧化二钒负载在二氧化钛催化剂表面,在脱除NOx
的同时,也实现了抑制SO2
的氧化,但该催化剂存在制备工艺复杂,薄壁下二氧化硫氧化率难控制以及脱硝性能不稳定等问题。
公开号为CN106994301A的中国专利文献公开了一种可降低二氧化硫/三氧化硫转化率的高效SCR脱硝结构,通过多级燃烧和空气循环利用的方式降低了SCR催化剂对二氧化硫的氧化率,但该结构较为复杂,能耗较高,并不是直接在催化剂上降低二氧化硫的氧化率。
公开号为CN103240077A的中国专利文献公开了一种低二氧化硫氧化率的脱硝催化剂及其制备方法,通过混合二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、氧化铌、稀土氧化物、硅铝复合氧化物制备,在保持SCR催化活性不变的情况下,降低了二氧化硫的氧化率,但是活性仍然不高,二氧化硫氧化率仍然有较大下降空间。
上述文献虽然对低二氧化硫氧化率的去除氮氧化物的催化剂开发提供了一定帮助,但依然存在温窗较窄、制备成本高、脱硝性能不佳、耐水性差等缺点,阻碍NH3
-SCR催化剂在高二氧化硫烟气治理中的工业应用。
因此,开发出新的可用于高二氧化硫烟气SCR脱硝过程的具有宽温窗高活性、低二氧化硫氧化性、抗水稳定性、制备成本相对低廉的NH3
-SCR催化剂具有广泛的应用前景和发展意义。
实现思路