CN102989466B - 一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂及其应用，属于工业催化和烟气治理技术领域。本发明催化剂采用公知的等体积浸渍法制备，该催化剂的质量百分比组成为：载体活性炭80～99.9%，活性组分三氧化二钇0.1～10%，助催化剂一氧化镍或一氧化钴0～10%。本发明催化剂采用等体积浸渍法制备。本发明催化剂不仅适用于单独脱硫和单独脱硝，而且能够实现同时脱硫脱硝。该催化剂的制备方法简单，对脱硫和脱硝均有良好效果，脱除率均达90%以上，且无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂及其应用，属于工业催化和烟气治理技术领域。
背景技术
自工业革命以来，煤等化石燃料的燃烧、工业废气和汽车尾气的排放，使大气质量日益恶化，严重危害生态系统和人体健康，其中二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)和粉尘等有害物质是主要的大气污染物。据国家环保总局统计数据显示，2011年全国SO2排放量虽然较去年下降了2.21%，但排放总量仍有2218万吨；NOX排放量继续呈上升趋势，较去年上升了5.73%，达2404万吨。
随着人们环保意识的增强和国家相关政策法规的颁布实施，研究开发烟气脱硫脱硝技术成为治理大气污染工作的关键。已得到商业应用的烟气脱硫技术主要有石灰石/石膏法、海水脱硫法、氨吸收法、旋转喷雾干燥法、炉膛干粉喷射脱硫法和高能电子活化氧化法等，其中石灰石/石膏法应用最广，但此法副产石膏，国内多做堆场、填埋处理，产生二次污染，仅有日本、德国等少数发达国家能够实现回收利用；烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法、氨吸收法和高能电子活化氧化法等，其中选择性催化还原法应用最广。近年来，同时脱硫脱硝技术得到很大关注和发展，活性炭法和高能电子活化氧化法等技术都有工业化应用报道，但由于活性炭法工艺较为复杂，高能电子活化氧化法成本高昂，这两种技术的发展应用受到限制。同时催化还原脱硫脱硝技术可将烟气中的SO2和NO还原为S和N2，工艺简单，无二次污染，具有很大的发展潜力，催化剂是该技术的研究重点。
发明内容
本发明提供了一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂及其应用，本发明采用如下技术方案：
一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂，其质量百分比组成为：载体活性炭80～99.9%，活性组分三氧化二钇0.1～10%，助催化剂0～10%。其中助催化剂为NiO、CoO中的一种或两种。
本发明的催化剂是以活性炭为载体，采用公知的等体积浸渍法制备，将预处理过的载体在钇盐与镍盐或钴盐的混合溶液中浸渍，经干燥和焙烧活化制得。
一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂的应用，将所述的催化剂置于固定床反应器中，常压条件下，烟气空速为1000/小时～6000/小时，反应温度为300℃～500℃。
一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂的应用，当所述的还原法烟气脱硫脱硝催化剂用于单独脱硫或同时脱硫脱硝时，还原剂为CO；当所述的还原法烟气脱硫脱硝催化剂用于单独脱硝时，还原剂为CO、CH4或NH3。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明催化剂原料来源广泛，制备方法简易；本发明催化剂工作温度范围宽，在300℃～500℃范围内均具有良好活性和稳定性，脱硫率和脱硝率均达90%以上；本发明催化剂能有效实现催化还原SO2为单质S，NO为N2，无二次污染；本发明催化剂不仅适用于单独催化还原脱硫和单独催化还原脱硝，还能实现同时催化还原脱硫脱硝。
具体实施方式
下面列举3个具体实例对本发明所述还原法烟气脱硫脱硝催化剂及其应用加以说明，但本发明不仅限于这些实例，下述实施例中的ppm表示气体浓度(溶质质量分数)，也称百万比浓度，例如2000ppmCO表示千分之二的CO。
实施例1
称取17g Y(NO3)3·6H2O溶于70ml去离子水中得到硝酸钇溶液，采用等体积浸渍法，将45g活性炭(AC)颗粒放入该硝酸钇溶液并搅拌均匀静置12h，并在110℃的温度下干燥后，在600℃下的氮气中焙烧2小时，制得脱硫脱硝催化剂Y2O3和活性炭，其质量百分比组成为：载体活性炭90%，活性组分氧化钇10%。
将适量的上述催化剂置于固定床反应器中，常压条件下通入烟气，该烟气的空速为4000/小时，烟气成分为：2000ppmCO，1000ppmSO2，其余为氮气。反应温度由程序升温仪控制(一般在300℃～500℃)，当反应温度在400℃时二氧化硫转化率为97%。
实施例2
称取11.2Y(NO3)3·6H2O和2.1gCo(NO3)2·6H20溶于80ml去离子水中获得硝酸钇和硝酸钴混合溶液，采用等体积浸渍法，将50g活性炭颗粒放入该硝酸钇和硝酸钴混合溶液并搅拌均匀静置8h，并在120℃的温度下干燥后，在500℃下的氦气中焙烧4小时，制得脱硫脱硝催化剂Y2O3-CoO和活性炭，其质量百分比组成为：载体活性炭93%，活性组分氧化钇6%，助催化剂一氧化钴1%。
将适量的上述催化剂置于固定床反应器中，常压条件下通入烟气，烟气的空速为4500/小时，烟气成分为：2500ppmCO，1000ppmSO2，500ppmNO，其余为氮气。反应温度由程序升温仪控制(一般在300℃～500℃)，当反应温度在350℃时二氧化硫转化率为96.7%，一氧化氮转化率为99.5%。
实施例3
称取11.2Y(NO3)3·6H2O和6.4gNi(NO3)2·6H2O溶于80ml去离子水中获得硝酸钇和硝酸镍混合溶液，采用等体积浸渍法，将50g活性炭颗粒放入硝酸钇和硝酸钴混合溶液并搅拌均匀静置10h，并在100℃的温度下干燥后，在800℃下的氮气中焙烧3小时，制得脱硫脱硝催化剂Y2O3-NiO和活性炭，其质量百分比组成为：载体活性炭91%，活性组分氧化钇6%，助催化剂氧化亚镍3%。
将适量的上述催化剂置于固定床反应器中，常压条件下通入烟气，烟气的空速为6000/小时，烟气成分为：250ppmCH4，1000ppmNO，其余为氮气。反应温度由程序升温仪控制(一般在300℃～500℃)，当反应温度在450℃时一氧化氮转化率为92.7%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种还原法烟气脱硫脱硝催化剂，包括载体、活性组分和助催化剂，其特征在于，所述催化剂的质量百分比组成为：载体活性炭80～99.9％，活性组分三氧化二钇0.1～10％，助催化剂0～10％，所述助催化剂为NiO、CoO中的至少一种。
2.如权利要求1所述的还原法烟气脱硫脱硝催化剂的应用，其特征在于，将催化剂置于固定床反应器中，常压条件下，烟气空速为1000/小时～6000/小时，反应温度为300℃～500℃，用于单独脱硫、单独脱硝或同时脱硫脱硝。
3.根据权利要求2所述的还原法烟气脱硫脱硝催化剂的应用，其特征在于，当用于单独脱硫或同时脱硫脱硝时，还原剂为CO。
4.根据权利要求2所述的还原法烟气脱硫脱硝催化剂的应用，其特征在于，当用于单独脱硝时，还原剂为CO、CH4或NH3。
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