脱除烟气中氮氧化物和二噁英的方法、催化剂以及催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种脱除烟气中氮氧化物和二噁英的方法、催化剂以及催化剂的制备方法。所述方法包括以下步骤：使用包含脱硝催化剂组合物的脱硝催化剂脱除烟气中的氮氧化物的步骤；使用包含二噁英催化剂组合物的二噁英催化剂脱除烟气中的二噁英的步骤。本发明专利技术的脱除氮氧化物和二噁英的方法具有以下技术效果：

【技术实现步骤摘要】
脱除烟气中氮氧化物和二噁英的方法、催化剂以及催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种脱除氮氧化物和二噁英的方法、催化剂以及催化剂的制备方法，涉及工业烟气的治理，特别涉及钢铁烧结、垃圾焚烧、金属冶炼、水泥生产等工业过程的烟气治理，属于环境保护领域和复合材料装备领域。

技术介绍

[0002]氮氧化物是引发灰霾、近地面臭氧的重要一次污染物。二噁英是持久性剧毒物质，能够直接严重危害人体与其他生物体。而氮氧化物(NOx)和二噁英(dioxin)共存于钢铁烧结、垃圾焚烧、金属冶炼、水泥生产等工业过程的烟气中。为解决上述污染问题，世界各国正在逐步加严相关工业烟气的排放标准。
[0003]NH3选择性催化还原法(NH3‑
SCR)脱硝技术是目前工业上应用最为广泛的一项技术，SCR核心技术是氮氧化物脱除催化剂，其可以有效的控制NO
x
的排放。如果可以利用SCR反应器同时脱除氮氧化物与二噁英，可以减少污染控制所需的占地面积与能耗。实验室模拟条件下，传统的氮氧化物脱除催化剂钒钨钛(V2O5‑
WO3/TiO2)可以高效地去除二噁英，理论上可以同时脱除氮氧化物与二噁英，满足排放要求。然而，实际应用中发现，烟气经过钒钨钛催化剂后，经常出现二噁英含量不降反增的现象。因此，开发一种高效的催化工艺同时高效脱除氮氧化物与二噁英，成为亟待解决的技术问题。
[0004]现有研究表明烟气中的含氯组分与含碳组分，在特定条件下，会在钒钨钛催化剂表面转化为二噁英。因此，要实现氮氧化物和二噁英的高效催化脱除，整体催化工艺需要满足以下要求：
①
二噁英降解活性高；
②
含氯、含碳前驱体不会或者几乎不会在催化工艺段内转化为二噁英；
③
脱硝性能优异。但目前的催化剂难以同时满足这些要求。

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的问题
[0006]鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术首先提供了一种脱除氮氧化物和二噁英的方法，本专利技术的方法的二噁英降解活性高，含氯、含碳前驱体不会或者几乎不会在催化工艺段内转化为二噁英，且脱硝性能优异。
[0007]进一步地，本专利技术还提供一种脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂的催化效率高，脱硝性能优异。
[0008]进一步地，本专利技术还提供一种二噁英催化剂及其制备方法，该催化剂具有优异的二噁英脱除效率，对二噁英具有较高的分解性能。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本专利技术提供一种脱除烟气中氮氧化物和二噁英的方法，其包括以下步骤：
[0011]使用包含脱硝催化剂组合物的脱硝催化剂脱除烟气中的氮氧化物的步骤；
[0012]使用包含二噁英催化剂组合物的二噁英催化剂脱除烟气中的二噁英的步骤。
[0013]根据本专利技术所述的方法，其中，所述脱硝催化剂组合物包括过渡金属氧化物，其中，
[0014]所述脱硝催化剂组合物中还具有硫酸根离子，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，以SO3计，所述硫酸根离子的含量为1.5～3％。
[0015]根据本专利技术所述的方法，其中，所述脱硝催化剂组合物中还具有磷酸根离子，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，以P2O5计，所述磷酸根离子的含量为5％以下。
[0016]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述硫酸根离子和所述磷酸根离子的含量之和为2％以上。
[0017]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述过渡金属氧化物包括85％～94％的钛氧化物，1％～3％的钒氧化物，0％～1.5％的铁氧化物，0％～3％的钼氧化物，0％～3％的钨氧化物。
[0018]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述钼氧化物与所述钨氧化物的含量之和大于所述钒氧化物与所述铁氧化物的含量之和。
[0019]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述脱硝催化剂组合物的表面的钒元素、钼元素、钨元素的含量之和大于铁元素、钛元素的含量之和；和/或，所述脱硝催化剂组合物的整体的钒元素、钼元素、钨元素含量之和小于铁元素、钛元素含量之和。
[0020]根据本专利技术所述的方法，其中，所述二噁英催化剂组合物包括钛氧化物、铁氧化物、锡氧化物、钐氧化物、铈氧化物、锰氧化物，钒氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铝氧化物、硅氧化物，钌氧化物、金氧化物中的一种或两种以上的组合；其中，
[0021]以所述二噁英催化剂组合物的总质量为100％计，所述钛氧化物与所述铁氧化物的含量之和为30％～90％；所述铈氧化物与所述锰氧化物含量之和为10％～50％；所述钒氧化物、所述铌氧化物与所述钽氧化物含量之和为1％～10％。
[0022]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述二噁英催化剂组合物的总质量为100％计，所述钛氧化物的含量为0％～80％、所述铁氧化物的含量为0％～50％，所述铈氧化物的含量为5％～50％、所述锰氧化物的含量为5％～50％，所述钒氧化物的含量为0％～15％、所述铌氧化物的含量为0％～5％、所述钽氧化物的含量为0％～3％，所述锡氧化物的含量为0％～20％、所述钐氧化物的含量为0％～20％，所述铝氧化物的含量为0％～10％、所述硅氧化物的含量为0％～10％，所述钌氧化物的含量为0％～0.5％、所述金氧化物的含量为0％～0.5％。
[0023]根据本专利技术所述的方法，其中，以所述二噁英催化剂组合物的总质量为100％计，所述二噁英催化剂组合物的表面的钒元素、铌元素、钽元素、锡元素、钐元素之和大于钛元素、铁元素、铈元素、锰元素的含量之和；和/或，所述二噁英催化剂组合物的整体的钒元素、铌元素、钽元素、锡元素、钐元素之和小于钛元素、铁元素、铈元素、锰元素含量之和。
[0024]本专利技术还提供一种脱硝催化剂，其特征在于，包括根据本专利技术上述任一项所述的脱硝催化剂组合物。
[0025]本专利技术还提供一种脱硝催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0026]获取除钛氧化物以外的过渡金属氧化物的前驱体并溶解，得到前驱体溶液；
[0027]将前驱体溶液与钛氧化物前驱体、任选存在的硫酸盐以及任选存在的磷酸盐混
合，得到第一混合产物；
[0028]对所述第一混合产物挤出成型或者涂覆至载体上，得到脱硝催化剂前体；
[0029]对所述脱硝催化剂前体进行活化，得到脱硝催化剂。
[0030]根据本专利技术所述的脱硝催化剂的制备方法，其中，所述第一混合产物中，还添加有结构助剂，以所述第一混合产物的总质量为100％计，所述结构助剂的含量为10～30％。
[0031]本专利技术还提供一种二噁英催化剂，其包括根据本专利技术所述的二噁英催化剂组合物。
[0032]本专利技术还提供一种根据本专利技术所述的二噁英催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0033]将二噁英催化剂的前驱体与碱性沉淀剂于溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱除烟气中氮氧化物和二噁英的方法，其特征在于，包括以下步骤：使用包含脱硝催化剂组合物的脱硝催化剂脱除烟气中的氮氧化物的步骤；使用包含二噁英催化剂组合物的二噁英催化剂脱除烟气中的二噁英的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硝催化剂组合物包括过渡金属氧化物，其中，所述脱硝催化剂组合物中还具有硫酸根离子，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，以SO3计，所述硫酸根离子的含量为1.5～3％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱硝催化剂组合物中还具有磷酸根离子，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，以P2O5计，所述磷酸根离子的含量为5％以下。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述硫酸根离子和所述磷酸根离子的含量之和为2％以上。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述过渡金属氧化物包括85％～94％的钛氧化物，1％～3％的钒氧化物，0％～1.5％的铁氧化物，0％～3％的钼氧化物，0％～3％的钨氧化物。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述钼氧化物与所述钨氧化物的含量之和大于所述钒氧化物与所述铁氧化物的含量之和。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，以所述脱硝催化剂组合物的总质量为100％计，所述脱硝催化剂组合物的表面的钒元素、钼元素、钨元素的含量之和大于铁元素、钛元素的含量之和；和/或，所述脱硝催化剂组合物的整体的钒元素、钼元素、钨元素含量之和小于铁元素、钛元素含量之和。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的方法，其特征在于，所述二噁英催化剂组合物包括钛氧化物、铁氧化物、锡氧化物、钐氧化物、铈氧化物、锰氧化物，钒氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铝氧化物、硅氧化物，钌氧化物、金氧化物中的一种或两种以上的组合；其中，以所述二噁英催化剂组合物的总质量为100％计，所述钛氧化物与所述铁氧化物的含量之和为30％～90％；所述铈氧化物与所述锰氧化物含量之和为10％～50％；所述钒氧化物、所述铌氧化物与所述钽氧化物含量之和为1％～10％。9.根据权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，尹荣强，李俊华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：