专利名称：用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种催化剂，具体说是一种用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂。
背景技术：
酸雨对人类健康和自然界的生态平衡造成极大的危害，对自然环境的危害也日益严重。每年我国因酸雨造成的直接经济损失高达24.5亿元，生态效益损失130～140亿元。
硫氧化物(SOx，一般98％～99％为SO2，其余为SO3)和氮氧化物(NOx，一般90％～99.5％为NO，其余为NO2)的排放是形成酸雨的主要原因，据估计，全球每年排入大气的硫氧化物约2亿t，氮氧化物约5000万t。1995年我国工业SO2排放量约2300万t，NOx排放量估计有700万t[2]。CHINA-MAP项目(美国宇航局资助)通过PAINS-ASIA模式检测了中国29个地区的污染物排放情况，结果表明如果排放不加以控制，预计到2020年SOx排放量将增加到6070万t，NOx排放量将增加到2660～2970万t。大约有90％以上的SOx和60％的NOx来源于工业烟道气，控制烟道气中SOx和NOx的排放有着重要意义。由于烟气中有过量氧，烟气催化氧化污染治理技术受到人们的重视。
烟气氧化污染治理技术分为干法、湿法，专利CN1597063利用液相反应剂，将NOx(主要是NO)和SOx(主要是SO2)氧化吸收以达到同时脱除烟气中的SOx和NOx的目的；专利CN1559654利用碱性水脱硫、脱氮等以达到净化烟气的目的；专利CN1120034利用钴的络合物作主催化剂、碘的阴离子作助催化剂，以烟气中的氧气作氧化剂，液相氧化回收NO，并同时脱除回收SO2。以上同时氧化脱除烟气中的SO2和NO的方法均是湿法，由于湿法脱除SO2和NO过程中易产生废水，因此人们将目光转向干法。一种名为NOXSO(8wt％Na2CO3/γ-Al2O3，即Na-γ-Al2O3)的工艺由于其是一种再生式干法同时吸附脱硫脱氮过程，受到广泛的重视，在美国取得了中试结果，但该过程的脱氮效率较低(70％)。众所周知，NO只有被氧化生成NO2才易被吸附储存。那么，在Na-γ-Al2O3上添加氧化活性组分，可望提高NO氧化生成NO2的能力，从而提高吸附-催化剂的NO吸附储存能力，提高脱氮效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附储存能力大、热稳定性好的用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂。
本发明的目的可以通过如下技术措施来实现一种用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂，该催化剂的载体为γ-Al2O3，负载物分别为Na2CO3、CuO和La2O3，按载体的重量计，Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为6～10％、3～7％和3～7％。
Na2CO3、CuO和La2O3的最佳负载量分别为8％、5％和5％。
该催化剂的制备步骤如下先负载Na2CO3，将NaNO3溶液等体积浸渍载体γ-Al2O3，浸渍物在温度为100～120℃下干燥2～24小时，再在550～650℃下焙烧6～10小时；然后按上述方法采用Cu(NO3)2和La(NO3)3混合溶液负载CuO和La2O3，即得本催化剂。
本发明催化剂的吸附实验在固定床连续流动反应装置上进行，模拟烟气组成SO20.51％、NO 0.15％～0.057％(即SO2/NO为3.5～8.9)、O24.5％、Ar平衡。催化剂再生在固定床连续流动反应装置上进行，分三步第一步是吸附样品(同时吸附了SO2和NO的样品，下同)在600℃(焙烧温度)下用惰性气体吹扫1h，可热脱附样品表面的含氮物质，而表面上的含硫物质一般在600℃以上时才开始热分解和脱附；第二步是将热脱附处理的样品在600℃下用4％H2还原1h；第三步是将还原的样品在600℃下通入5％O20.5h。
催化剂热稳定性考察将吸附-催化剂分别在600℃和800℃下焙烧8h，分析其比表面的变化情况，考察样品的热稳定性。
实验结果1、吸附储存能力在吸附温度为100℃～200℃、SO2/NO为3.5～8.9范围内，本发明催化剂(简称为La-Cu-Na-γ-Al2O3，下同)比Na-γ-Al2O3吸附储存SO2和NO的能力大，其中，在SO2/NO为3.5～5.1、150℃～175℃时，La-Cu-Na-γ-Al2O3的平均SO2和NO吸附储存能力分别比Na-γ-Al2O3的大0.25和3.7倍。La-Cu-Na-γ-Al2O3具有高的NO储存能力的原因是该催化剂有一定的NO氧化能力。
2、再生循环使用性能通过催化剂在三次吸附-再生循环过程中SO2和NO吸附量的变化来考察其再生循环使用性能。结果表明，对于La-Cu-Na-γ-Al2O3和Na-γ-Al2O3，再生的吸附-催化剂的NO吸附储存能力变化不大，而SO2吸附储存能力逐次下降。Na-γ-Al2O3的第二次SO2吸附量是第一次的60％，第三次是第一次的45％；La-Cu-Na-γ-Al2O3的第二次SO2吸附量是第一次的69％，第三次是第一次的59％。显然，在同时吸附脱除SO2和NO过程中，La-Cu-Na-γ-Al2O3比Na-γ-Al2O3的循环使用性能好。La-Cu-Na-γ-Al2O3具有较好循环使用性能的主要原因是该催化剂吸附生成的含硫化合物易再生脱离催化剂表面。
3、热稳定性与Na-γ-Al2O3相比，La-Cu-Na-γ-Al2O3高温比表面损失率小(Na-γ-Al2O3高温比表面损失率为32％，而La-Cu-Na-γ-Al2O3为13％)、热稳定性好。
综上所述，与Na-γ-Al2O3相比，La-Cu-Na-γ-Al2O3同时吸附储存SO2和NO的能力大、再生循环使用性能好、热稳定性好，将La-Cu-Na-γ-Al2O3应用于NOXSO工艺可望提高该工艺的脱硫脱氮效率。
具体实施例方式
实施例一取市售的γ-Al2O3，其比表面积200m2/g，平均粒径0.3～0.45mm，平均孔径9.7nm；用等体积浸渍法浸渍Na2CO3溶液，浸渍物在温度为110℃下干燥12小时，再在600℃下焙烧8小时，即可负载Na2CO3；然后，再用等体积浸渍法浸渍Cu(NO3)2和La(NO3)3混合溶液，负载CuO和La2O3，即得本催化剂。其中Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为载体重量的8％、5％和5％。
实施例二
方法同实施例一。其中Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为载体重量的6％、7％和3％。
实施例三方法同实施例一。其中Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为载体重量的10％、3％和7％。
权利要求
1.一种用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂，其特征是载体为γ-Al2O3，负载物分别为Na2CO3、CuO和La2O3，按载体的重量计，Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为6～10％、3～7％和3～7％。
2.根据权利要求1所述的用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂，其特征是按载体的重量计，Na2CO3、CuO和La2O3的负载量分别为8％、5％和5％。
3.权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征是制备步骤如下先负载Na2CO3，将NaNO3溶液等体积浸渍载体γ-Al2O3，浸渍物在温度100～120℃下干燥2～24小时，再在550～650℃下焙烧6～10小时；然后按上述方法采用Cu(NO3)2和La(NO3)3混合溶液负载CuO和La2O3，即得本催化剂。
全文摘要
一种用于干法同时吸附脱除烟道气中NOx和SOx的催化剂，载体为γ－Al
文档编号B01J23/10GK1883788SQ20061003642
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者陈英, 王乐夫, 陈小平, 李雪辉 申请人:茂名学院