一种SCR脱汞催化剂的制备方法和应用与流程

本发明属于烟气净化技术领域，特别是涉及一种SCR脱汞催化剂的制备方法和应用。

背景技术：

作为引起酸雨、光化学烟雾、雾霾等大气污染问题的主要根源，氮氧化物(NOx)的防治已成为亟待解决的问题。由于汞的生物毒性、持久性以及生物富集效应，燃煤烟气汞污染的控制近年来受到了国际社会的广泛关注。我国是世界上最大的人为汞排放国，大量煤炭的直接燃烧是我国人为汞排放的主要来源，控制燃煤烟气中汞的排放迫在眉睫。

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术作为最成熟有效的脱硝技术,目前已经被广泛应用于各燃煤电厂。燃煤烟气中的汞主要以单质汞(Hg⁰、颗粒态汞(Hg^p)以及氧化态汞(Hg²⁺)三种形式存在。Hg⁰极易挥发且不溶于水，难以被燃煤电厂现有的APCDs脱除，故控制燃煤汞排放的关键在于控制Hg⁰的排放。由于Hg²⁺水溶性高，将燃煤烟气中的Hg0氧化为Hg²⁺，继而利用湿法脱硫系统(WFGD)脱除Hg²⁺被认为是一种极具潜力的燃煤汞污染控制技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种SCR脱汞催化剂的制备方法和应用，通过用TiO2、Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.10O2载体固定催化剂催化氧化烟气中NOX和汞，从而实现烟气脱硝脱汞。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种SCR脱汞催化剂的制备方法，包括：

用共沉淀法制备载体；

其中，所述载体包括TiO2、Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.10O2；

用浸渍法制备催化剂组合物；

其中，催化剂负载组合物活性组分选自Fe、Cu、Mn、V、W、Mo、Cr、Co中的一种或者几种金属盐；

将催化剂负载组合物按一定比例，溶于100mL蒸馏水中，再加入一定量的载体，载体为TiO2，Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.1O2载体，磁力搅拌2h，常温下静置lh，120℃下干燥12h，然后在200-600℃置于马弗炉中焙烧6h，自然冷却后研磨并筛取40～80目的催化剂颗粒备用。

其中，上述催化剂负载组合物中Fe、Cu元素、Mn元素、CeO2、V2O5、W元素、Mo元素、Cr元素、Co3O4分别占载体总质量0-10％、0-5％、0-40％、0-60％、0-9％、0-50％、0-15％、0-10％、0-30％。

一种SCR脱汞催化剂的应用，所述SCR脱汞催化剂在脱除烟气中SO2、NOx、Hg的应用。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明用TiO2、Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.10O2载体固定催化剂催化氧化烟气中NOX和汞，从而实现烟气脱硝脱汞。

2、本发明可以同时完成脱硝脱汞，适用于烟气组分含有一定量的二氧化硫、H2O和氮氧化物及汞的脱除。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种催化联合脱除烟气中SO2/NOx/Hg的实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明为一种SCR脱汞催化剂的制备方法，包括：

用共沉淀法制备载体；

其中，所述载体包括TiO2、Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.10O2；

用浸渍法制备催化剂组合物；

其中，催化剂负载组合物活性组分选自Fe、Cu、Mn、V、W、Mo、Cr、Co中的一种或者几种金属盐；

将一定量的硝酸铁Fe(NO)3、硝酸铜Cu(NO3)2-3H2O、乙酸锰Mn(CH3COO)2·4H2O、硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O、偏钒酸铵NH4VO3、钨酸铵、钼酸铵H8MoN2O4、Cr(NO3)3·9H2O、Co3O4、Na2WO4·5H2O(其中Fe、Cu、Mn、CeO2、V2O5、W、Mo、Cr、Co3O4分别占载体总质量的5％、3％、20％、30％、5％、0-50％、8％、5％、15％)，一次溶于100mL蒸馏水中，再加入一定量的载体(具体比例是多少)，载体为TiO2，Zr0.5Ti0.5O2及Zr0.45Ti0.45Ce0.1O2载体，磁力搅拌2h，常温下静置lh，120℃下干燥12h，然后在200-600℃调节先于马弗炉中焙烧6h，自然冷却后研磨并筛取40～80目的催化剂颗粒备用。

一种SCR脱汞催化剂的应用，所述SCR脱汞催化剂在脱除烟气中SO2、NOx、Hg的应用。

一种催化联合脱除烟气中SO2/NOx/Hg的实验装置；

如图1所示，包括N2钢瓶a1、O2钢瓶2、SO2/N2钢瓶3、NO/N2钢瓶4、NH3/N2钢瓶5；上述钢瓶1-5均有质量流量计控制气体流量、

水蒸气发生装置6、升温电热炉7、变压器8用于控温、混气瓶9、温度计10、不锈管管催化反应器11、保温炉12、吸收氨瓶13、烟气分析仪14、N2钢瓶a15、汞发生装置16、KCl溶液瓶17、SnCl2溶液瓶18、汞分析仪19及尾气处理装置20。

N2钢瓶a1、O2钢瓶2的出口分别通过与其相连的质量流量计后进入水蒸气发生装置6；SO2/N2钢瓶3、NO/N2钢瓶4混合后进入混气瓶9与经由水蒸气发生装置6的N2钢瓶a1、O2钢瓶2中的气体混合，NH3/N2钢瓶5直接进入反应器11；N2钢瓶b15经由汞发生装置16携带出汞蒸汽后再进入反应器11，一路光催化反应器11的上端盖上的催化反应器进口相连，一路与其烟气分析仪14相连；

催化反应器11，其结构示意图如图1所示，包括光催化反应器入口，催化反应器顶部的上端盖，保温层，以及催化剂载体钛丝网，钛丝网位于催化反应器底部的下端。

催化剂放置在不锈钢管反应器里的金属丝网上。

催化反应器材质为不锈钢；保温层包裹在催化反应器筒体的外面；

所述的催化反应器11上端设有催化反应器进口，即烟气的进口，底部的下端盖上设有催化反应器出口，即烟气的排出口，分三路，一路通入液相吸收反应器13后进入烟气分析仪14；一路分别进入KCl溶液瓶17、SnCl2溶液瓶18后进入汞分析仪19进行分析测定后，由计算机输出测定结果；另一路通入尾气处理装置20。

反应器6通过控压加热装置8来控温和控H2O含量；

利用上述的催化剂脱除烟气中NOx/Hg的实验装置进行烟气中NOx/Hg联合脱除的方法如下：

模拟烟气中NO、SO2、O2、N2气体分别经过质量流量计，并与在汞蒸汽发生装置16中产生的Hg蒸汽和水蒸气发生装置6生成的水蒸气在反应器11混合后产生的NO、SO2和Hg的混合模拟烟气，由上部进入催化反应器11中。

不同的质量流量计可以控制不同组分的气体流量，对于水蒸气和Hg蒸汽组分的变化通过控制通过水蒸气发生装置或汞蒸汽发生装置16的气量进行调节。

通过酸性溶液吸收处理后的气体进入烟气分析仪14，测定反应前后气中NO、SO2和Hg浓度变化，计算脱除效率，

本催化剂对模拟烟气中SO2/NOx/Hg脱除效率较高，

从而表明了用本发明的一种催化剂联合脱除烟气中NOx/Hg的装置可以联合脱除烟气中NOx/Hg的方法是可行的。

催化剂对NOx和Hg具有催化作用，将其还原为N2和将其氧化为二价汞。二价汞易溶于水，可以直接被溶液吸收脱除。为表达NO、SO2和Hg被催化氧化后经由吸收液吸收而达到的脱除效果，设定催化反应器装置入口NO、SO2和Hg浓度为C1、C2、C3，液相吸收后出口NO、SO2和Hg的浓度为C4、C5、C6，则催化氧化结合液相吸收脱除NO、SO2和Hg的脱除效率分别为：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。