脱硝催化剂之制造方法及其应用
【专利说明】脱硝催化剂之制造方法及其应用 【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种催化剂，且特别是有关于一种兼具脱硝与吸附之催化剂。 【【背景技术】】
[0002] 钢铁制程所产生之废气中包含氮氧化物等有害物质。为了降低废气对环境之危 害，通常系利用脱硝催化剂来去除氮氧化物。
[0003]习知之脱硝催化剂主要系藉由氨气（N&)、碳或一氧化碳作为还原剂，W进行脱硝 反应。
[0004] 当脱硝反应之还原剂为氨气，且脱硝催化剂之主成分为铁-饥-鹤或铁-饥-钢， 并W二氧化铁作为载体时，所制得之脱硝催化剂于30(TC至40(TC的脱硝效率系大于80%。 然而，利用氨气作为还原剂时，氨气须额外通入反应系统中，进而增加成本。其次，为了不影 响脱硝效率，过量之氨气于反应器之出口端常会造成氨逸散（NHsslip)，而增加对环境及操 作人员之危害。再者，通入之氨气会与废气中之硫氧化物（SOy)反应，而产生具腐蚀性之硫 酸氨倭[細4)服04]或硫酸倭[(NH4)2S04]，进而使得设备受损。
[0005] 此外，利用氨气作为还原剂时，亦可使用J-P0WEREnTech，Inc.所发展之 ReACT巧egenerativeActivatedCokeTechnology)制程进行脱硝反应。惟ReACT制程需 使用大量之活性碳，而增加反应成本。
[0006] 当还原剂为碳时，脱硝反应须于高温（例如：超过50(TC)环境中方可进行，若废 气中之氧气浓度大于3%时，过多之氧气会造成燃烧现象。其次，习知之CARB0N0X制程即系 利用碳作为还原剂进行脱硝反应，惟此制程所使用之褐煤焦炭于反应过程中会参与反应。 因此，反应系统须随时添加褐煤焦炭，进而增加反应成本。
[0007] 当还原剂为一氧化碳时，脱硝反应须于超过20(TC之温度方可进行。其次，所使用 之脱硝催化剂均须W铜、钻、媒和铁附着于活性碳上，而无法直接使用活性碳来进行脱硝反 应。
[0008] 此外，脱硝催化剂一般易受到废气中之硫氧化物毒化，而造成脱硝催化剂失去活 性，进而无法吸附废气中之特定有害物质。上述所称之「毒化」系指硫氧化物中之硫元素与 催化剂中之活性物质结合，而使得活性物质失去活性，进而无法用来去除废气中之有害物 质。
[0009] 有鉴于此，亟须提供一种脱硝催化剂之制造方法及其应用，W改进习知脱硝催化 剂之制造方法及其应用之缺陷。 【
【发明内容】
】
[0010] 因此，本发明之一方面是在提供一种脱硝催化剂的制造方法，其系利用高儘酸钟 (KMn〇4)来制作可于低温进行脱硝反应之催化剂。
[0011] 本发明之另一方面是在提供一脱硝催化剂，其系利用前述之制造方法来制作。
[0012]根据本发明之一方面，提出一种脱硝催化剂之制造方法。此制造方法系先提供碱 性水溶液，其中此碱性水溶液包含碱性化合物及0. 3M至0.6M之高儘酸钟，且碱性水溶液之 抑值为7至10。
[0013] 接着，进行含浸制程。含浸制程系将载体加至碱性水溶液中，W使此载体形成活性 载体。其中，此含浸制程之温度不超过5(TC，且活性载体的表面不具有含儘析出物。
[0014] 基于前述高儘酸钟及碱性化合物之总使用量为100重量份，载体之使用量为400 重量份至600重量份。
[0015] 进行含浸制程后，对前述之活性载体进行干燥制程，即可制得脱硝催化剂。
[0016] 依据本发明之一实施方案，上述之碱性化合物可包含但不限于碳酸钢、碳酸钟、氨 氧化钢、氨氧化钟或上述化合物之任意组合。
[0017] 依据本发明之另一实施方案，上述之载体可包含但不限于褐煤焦炭、活性碳、氧化 铅或上述材料之任意组合。
[0018] 依据本发明之又一实施方案，上述之脱硝催化剂的比表面积系大于150平方米/ 克（m7g)，且脱硝催化剂之孔径系小于3. 5纳米。
[0019] 依据本发明之再一实施方案，上述脱硝催化剂包含2重量百分比至3重量百分比 之儘。
[0020] 根据本发明之又另一方面，提供一种脱硝催化剂。此脱硝催化剂系藉由前述之制 造方法制作。于12(TC且不具有氨气之环境中，此脱硝催化剂之脱硝效率不低于58%，且脱 硝催化剂包含2重量百分比至3重量百分比之儘。
[0021] 依据本发明之一实施方案，上述脱硝催化剂之载体为活性碳，且脱硝催化剂之脱 硝效率不低于76%。
[0022] 依据本发明之另一实施方案，上述脱硝催化剂之载体为褐煤焦炭，且脱硝催化剂 之脱硝效率不低于58%。
[0023] 依据本发明之另一实施方案，上述环境之一氧化碳浓度大于一氧化氮浓度。
[0024] 应用本发明之脱硝催化剂的制造方法及其应用，其系利用高儘酸钟改质载体，且 不须进行锻烧制程，即可制得脱硝催化剂。因此，所制得之脱硝催化剂可于低温（例如： 12(TC)且不具有氨气之环境中进行脱硝反应。此外，脱硝反应可直接藉由前述改质后之载 体进行反应。 【【附图说明】】
[00巧]第1图系绘示依照本发明之一实施方案之脱硝催化剂的制造方法。 【【具体实施方式】】
[0026] W下仔细讨论本发明实施方案之制造和使用。然而，可W理解的是，实施方案提供 许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论之特定实施方案仅供 说明，并非用W限定本发明之范围。
[0027] 请参照第1图，其系绘示依照本发明之一实施方案之脱硝催化剂的制造方法。在 一实施方案中，此制造方法系先提供碱性水溶液，如步骤110所示。此碱性水溶液包含一碱 性化合物及0. 3M至0.6M之高儘酸钟，且碱性水溶液之抑值为7至10。
[0028]上述之碱性化合物可包含但不限于碳酸钢、碳酸钟、氨氧化钢、氨氧化钟或上述化 合物之任意组合。
[0029] 若高儘酸钟之浓度小于0.3M时，高儘酸钟之使用量过少，而降低所制得之脱硝催 化剂的儘含量。若高儘酸钟之浓度大于0.6M时，过多之高儘酸钟于水溶液中则会析出。析 出之高儘酸钟不易W含浸方式附着于载体的表面上，而降低所制得之脱硝催化剂的催化剂 活性。
[0030] 若碱性水溶液之抑值小于7时，酸性之水溶液会腐蚀前述之高儘酸钟，而使高儘 酸钟裂解，进而使所制得之脱硝催化剂失去催化剂活性。若碱性水溶液之抑值大于10时， 碱性过强之环境会降低脱硝催化剂之催化剂活性，而降低脱硝催化剂之效能。
[0031] 进行步骤110后，进行含浸制程，如步骤120所示。此含浸制程系将载体加至碱 性水溶液中，W使载体形成活性载体。当进行此含浸制程时，含浸制程之温度系不超过 5(TC(亦即含浸制程之温度系小于或等于5(TC)，且活性载体的表面不具有含儘析出物。
[0032] 前述之载体可包含但不限于褐煤焦炭、活性碳、其它适当之催化剂载体或上述材 料之任意混合。
[0033] 在一实施方案中，根据脱硝催化剂之需求或脱硝反应之效能，前述其它适当之催 化剂载体可为氧化铅、二氧化娃或其它适当之催化剂载体。
[0034] 在此补充说明的是，本发明的特征之一，在于将原本作为氧化型挥发性有机化合 物（volatileorganiccompounds;VOCs)吸附剂的褐煤焦炭或活性碳，利用含浸制程改质 为脱硝催化剂，使其兼具脱硝与吸附双重功能。一般而言，当载体为褐煤焦炭时，褐煤焦炭 之比表面积须大于250平方米/克，且褐煤催化剂之孔径小于2纳米。
[0035] 若上述褐煤焦炭之比表面积小于或等于250平方米/克时，过小之比表面积会减 小脱硝催化剂产生反应之面积，而降低脱硝催化剂之效能。若褐煤焦炭之孔径大于或等于 2纳米时，过大之孔径会降低所制得之脱硝催化剂的比表面积，而降低其效能。
[0036]当前述之载体为活性碳时，活性碳之比表面积大于80 0平方米/克，且活性碳之 孔径小于3纳米。
[0037] 相同地，倘若活性碳之比表面积小于或等于800平方米/克，或者孔径大于或等于 3纳米时，所制得之活性碳的比表面积均过小，进而降低后述所制得脱硝催化剂之效能。
[0038] 当进行前述之含浸制程时，若含浸制程之温度大于5(TC时，含浸制程会产生过热 现象，而降低所制得之脱硝催化剂的效能；若活性载体之表面具有含儘析出物时，此含儘析 出物会降低所制得之脱硝催化剂的催化剂活性。
[0039] 在一实施方案中，前述含浸制程之温度系小于50°C。
[0040] 于含浸制程中，基于前述高儘酸钟及碱性化合物之总使用量为100重量份，载体 之使用量为400重量份至600重量份。
[0041] 若载体之使用量小于400重量份时，过多之高儘酸钟会附着于载体上，而减少脱 硝催化剂之催化剂活性，进而降低脱硝催化剂之效能。若载体之使用量大于600重量份时， 所制得之脱硝催化剂中的儘含量相对减少，而减小脱硝触煤之催化剂活性，因此降低脱硝 催化剂之效能。
[0042] 进行前述之含浸制程后，对前述包含活性载体之碱性水溶液进行一过滤制程，W 分离出活性载体，如步骤130所示。然后，对活性载体进行干燥制程，W制得本发明之脱硝 催化剂，如步骤140及步骤150所示。其中，脱硝催化剂之比表面积可大于150平方米/克 (mVg)，且该脱硝催化剂之孔径可小于3. 5纳米。
[0043] 基于所制得之脱硝催化剂的总重量为100重量百分比，脱硝催化剂中可包含2重 量百分比至3重量百分比之儘。
[0044] 若前述脱硝催化剂之儘含量小于2重量百分比时，脱硝催化剂中之儘含量不足， 而降低脱硝催化剂之催化剂活性。若脱硝催化剂之儘含量大于3重量百分比时，过多之儘 会析出，且析出之儘不易附着于脱硝催化剂之表面上，而降低脱硝催化剂之催化剂活性