一种脱硫脱硝双效催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种脱硫脱硝双效催化剂及其应用，该催化剂包含SO2脱除催化剂，贫氨脱销催化剂和无氨脱销催化剂三部分，进一步包括载体、负载物和活性物质，应用于工业上SO2和NOx的深度脱除。与现有技术相比，本发明专利技术具有脱销效果显著、增加原料利用率，减少有毒气体，应用范围广，市场广阔，经济效益高等特点。

A Dual-effect Catalyst for Desulfurization and Denitrification and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种脱硫脱硝双效催化剂及其应用
本专利技术属于烟气净化领域，尤其是涉及一种脱硫脱硝双效催化剂复合材料的开发及应用。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气的主要污染源之一，并且对人的生命健康产生严重威胁。NO能与血红蛋白结合，生成变性血红素和一氧化氮血红蛋白，而NO2对人的呼吸器官起到刺激作用，可能导致肺水肿、慢性支气管炎等疾病。NOx的大量排放也将引起严重的环境问题，如形成酸雨、温室效应、破坏臭氧层、引起光化学烟雾等。并且随着目前国内外市场经济的逐步回暖，如何有效控制氮氧化物的排放成为世界范围内大气环境保护领域的研究重点。二氧化硫引起的大气污染主要是人为因素造成的，来源于生活污染和工业污染。大量二氧化硫的排放容易形成酸雨，酸雨对我们的生活影响非常严重。酸雨不仅破坏了生态环境，而且也会对雕塑及建筑物造成损害，造成了巨大的经济损失。此外大气中二氧化硫的浓度过高也会对人体的呼吸系统造成严重危害。因此如何有效控制二氧化硫的排放成为了环境保护领域一个十分重要的研究方向。针对工业中的二氧化硫排放，采取了一系列的措施，如分批淘汰各类二氧化硫污染严重的生产工艺和设备。以实行清洁生产为主要的控制措施，再生产工艺过程中加强硫的回收，并使之资源化，提高能源和原材料的利用率，减少污染气体的排放。选择性催化还原法(Selectivecatalyticreduction,SCR)是目前工业上应用最为广泛的方法，其以氨作为还原剂，钒钛体系为催化剂，操作温度约300-450℃，脱硝效率在80％左右。等量氨气或微过量氨气可促使脱硝效率的提高，但存在氨气逃逸的可能(氨气的毒性远超NOx)，操作温度高，催化剂易失活且属于毒金属(脱硝之前脱硫的不完全导致失活、钒已被列入有毒金属)等缺点。在专利CN104741000A中涉及一种复合床层低温SCR脱硝催化剂的应用。烟气气流先后在在固定床反应器中经过催化氧化床层和催化还原床层，分别使用微孔活性炭或炭质多孔材料和担载尿素的炭质多孔材料或分子筛为催化剂，依次将烟气中的氮氧化物催化氧化为NO2，再将NO2还原成N2从而进行脱除。虽然此催化剂制备简单、成本低廉，但生成的NO2本身对大气有着严重污染。在CN101108304中公开了一种含五氧化二钒、二氧化钛和活性炭的吸波催化剂以及利用此催化剂在微波辐射下净化烟气的方法。该催化剂主要由活性炭基底、二氧化钛载体和五氧化二钒活性组分所组成。利用微波对化学反应有强的辅助催化效应，通过微波诱导耦合催化，实现了对烟气中二氧化硫和氮氧化物的净化。虽然该催化剂制备工艺简单、吸波性能好，但催化剂中钒属于毒金属，后期毒害金属的处理又会增加成本。虽然工业烟气中的SOx和NOx的浓度不高，但是总量很大。若分别进行脱硫脱硝工序，不但占地面积大，而且投资、管理、运行费用也高。因此将烟气同时脱硫脱硝，可以降低设备成本，减少设备占地面积。考虑到球状活性炭和蜂窝状活性炭材料具有规则形貌、装填密度均匀、低压降、高比表面积、可控孔结构及面化学环境、自身催化功效等特征，此外，其优异的导电性可以促进可变压变电快速再生技术，使得其对其它反应也有使用价值，对今后的广谱应用也有较大建设性价值，所以我们采用这两种炭质材料为载体，通过担载不同的负载和活性物质，制备出多元组分复合高性能脱硫脱硝催化剂，并装填至反应器中，实现烟气同时脱硫脱硝。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一种脱销效果优异、低成本、低污染的脱硫脱硝双效催化剂及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种脱硫脱硝双效催化剂，该催化剂包括依次设置的三部分：第一部分是SO2脱除催化剂，第二部分是贫氨脱销催化剂，第三部分是无氨脱销催化剂，三个部分所占的体积比为1:0.8-1.2:0.8-1.2。进一步地，所述的SO2脱除催化剂包括以下重量份组分：载体50～70重量份，负载物5～15重量份；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MgO或CuO的一种或两种。将Mg和Cu的可溶性盐，按比例配置成溶液，浸渍到载体上，干燥煅烧即得SO2脱除催化剂。进一步地，所述的贫氨脱销催化剂包括以下重量份组分：载体60～100重量份，负载物3～10重量份；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MnO2或CeO2的一种或两种。将Mg和Ce的可溶性盐，按比例配置成溶液，浸渍到载体上，干燥煅烧即得贫氨脱销催化剂。进一步地，所述的无氨脱销催化剂包括以下重量份组分：载体45～70重量份，负载物3～10重量份和2-9份活性物质；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MnO2或CeO2的一种或两种；所述的活性物质包括三聚氰胺、双氰胺、尿素或氰脲酸三聚氰胺的一种或多种。制备时：先将Mn和Ce的可溶性盐，按比例配置成溶液，浸渍到载体上，干燥煅烧，然后称取活性物质溶于水中配置成溶液，将其与煅烧后得到的负载Mn和Ce的载体固体搅拌混合，干燥后即得无氨脱销催化剂。进一步地，所述的SO2脱除催化剂为球形活性炭或蜂窝状活性炭负载CuO；所述的贫氨脱销催化剂为球形活性炭或蜂窝状活性炭负载MnO2和CeO2，其中MnO2和CeO2的摩尔比为0.5-2：1；所述的无氨脱销催化剂为以球形活性炭或蜂窝状活性炭为载体，以MnO2和CeO2为主活性组分，以三聚氰胺为助活性组分，其中MnO2和CeO2的摩尔比为0.5-2：1。进一步地，所述的球形活性炭的粒径为0.2-2mm，所得到的球形活性炭的比表面积和孔容分别为1000-1500m2/g和0.5-1cm3/g；所述的蜂窝状活性炭的比表面积为1500-2000m2/g、总孔容为0.5-1.5cm3/g、微孔孔容0.5-1cm3/g。上述催化剂的三个部分分别通过常规的催化剂制备手段如浸渍法等进行制备。进一步地，将所述脱硫脱硝双效催化剂置于反应器中用于含SO2和NOX烟气的脱硫脱硝。进一步地，所述的反应器中设有三个催化剂层，从下到上依次在三个催化剂层中装填催化剂的三部分；其中第一催化剂层的高度为0.1-0.25m装填催化剂的第一部分，第二催化剂层的高度为0.1-0.25m，装填催化剂的第二部分，第三催化剂层的高度为0.1-0.25m，装填催化剂的第三部分；相邻催化剂层间的间距为0.03-0.06m。进一步地，含SO2和NOX烟气依次通过催化剂的第一催化剂层、第二催化剂层和第三催化剂层，其中在烟气通过第二催化剂层时，同时向第二催化剂层中通入小于NOX浓度的NH3。进一步地，含SO2和NOX烟气的体积组成为0.03-0.06％NO，0.50-0.60％NH3，0.02-0.05％SO2，3-6％O2，余量为N2。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术将两种不同的载体组合，达到了比单一载体更好的脱销效果；2、在经过催化剂第二部分时，通入的NH3浓度小于NOX浓度，既可以增加NH3的利用率，又能够减少有毒气体的排放；3、本专利技术以三聚氰胺作为还原剂，避免了氨气的使用，整个脱硝工艺过程绿色环保，无二次污染；4、本专利技术可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，该催化剂包括依次设置的三部分：第一部分是SO2脱除催化剂，第二部分是贫氨脱销催化剂，第三部分是无氨脱销催化剂，三个部分所占的体积比为1:0.8‑1.2:0.8‑1.2。

【技术特征摘要】
1.一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，该催化剂包括依次设置的三部分：第一部分是SO2脱除催化剂，第二部分是贫氨脱销催化剂，第三部分是无氨脱销催化剂，三个部分所占的体积比为1:0.8-1.2:0.8-1.2。2.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，所述的SO2脱除催化剂包括以下重量份组分：载体50～70重量份，负载物5～15重量份；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MgO或CuO的一种或两种。3.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，所述的贫氨脱销催化剂包括以下重量份组分：载体60～100重量份，负载物3～10重量份；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MnO2或CeO2的一种或两种。4.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，所述的无氨脱销催化剂包括以下重量份组分：载体45～70重量份，负载物3～10重量份和2-9份活性物质；其中，载体包括球形活性炭、蜂窝状活性炭、活性碳纤维、活性焦、活性半焦或活性中孔碳的一种或多种；所述的负载包括MnO2或CeO2的一种或两种；所述的活性物质包括三聚氰胺、双氰胺、尿素或氰脲酸三聚氰胺的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝双效催化剂，其特征在于，所述的SO2脱除催化剂为球形活性炭或蜂窝状活性炭负载CuO；所述的贫氨脱销催化剂为球形活性炭或蜂窝状活性炭负载MnO2和CeO2，其中MnO2和CeO2的摩尔比为0.5-2：1；所述的无氨脱销催...

【专利技术属性】
技术研发人员：王际童，蔡文菂，成晓敏，刘光岚，王涛，肖茜茜，乔文明，凌立成，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31