脫硝催化劑之制造方法及其應(yīng)用
【專利說明】脫硝催化劑之制造方法及其應(yīng)用 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種催化劑,且特別是有關(guān)于一種兼具脫硝與吸附之催化劑。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 鋼鐵制程所產(chǎn)生之廢氣中包含氮氧化物等有害物質(zhì)。為了降低廢氣對(duì)環(huán)境之危 害,通常系利用脫硝催化劑來去除氮氧化物。
[0003]習(xí)知之脫硝催化劑主要系藉由氨氣(N&)、碳或一氧化碳作為還原劑,W進(jìn)行脫硝 反應(yīng)。
[0004] 當(dāng)脫硝反應(yīng)之還原劑為氨氣,且脫硝催化劑之主成分為鐵-饑-鶴或鐵-饑-鋼, 并W二氧化鐵作為載體時(shí),所制得之脫硝催化劑于30(TC至40(TC的脫硝效率系大于80%。 然而,利用氨氣作為還原劑時(shí),氨氣須額外通入反應(yīng)系統(tǒng)中,進(jìn)而增加成本。其次,為了不影 響脫硝效率,過量之氨氣于反應(yīng)器之出口端常會(huì)造成氨逸散(NHsslip),而增加對(duì)環(huán)境及操 作人員之危害。再者,通入之氨氣會(huì)與廢氣中之硫氧化物(SOy)反應(yīng),而產(chǎn)生具腐蝕性之硫 酸氨倭[細(xì)4)服04]或硫酸倭[(NH4)2S04],進(jìn)而使得設(shè)備受損。
[0005] 此外,利用氨氣作為還原劑時(shí),亦可使用J-P0WEREnTech,Inc.所發(fā)展之 ReACT巧egenerativeActivatedCokeTechnology)制程進(jìn)行脫硝反應(yīng)。惟ReACT制程需 使用大量之活性碳,而增加反應(yīng)成本。
[0006] 當(dāng)還原劑為碳時(shí),脫硝反應(yīng)須于高溫(例如:超過50(TC)環(huán)境中方可進(jìn)行,若廢 氣中之氧氣濃度大于3%時(shí),過多之氧氣會(huì)造成燃燒現(xiàn)象。其次,習(xí)知之CARB0N0X制程即系 利用碳作為還原劑進(jìn)行脫硝反應(yīng),惟此制程所使用之褐煤焦炭于反應(yīng)過程中會(huì)參與反應(yīng)。 因此,反應(yīng)系統(tǒng)須隨時(shí)添加褐煤焦炭,進(jìn)而增加反應(yīng)成本。
[0007] 當(dāng)還原劑為一氧化碳時(shí),脫硝反應(yīng)須于超過20(TC之溫度方可進(jìn)行。其次,所使用 之脫硝催化劑均須W銅、鉆、媒和鐵附著于活性碳上,而無法直接使用活性碳來進(jìn)行脫硝反 應(yīng)。
[0008] 此外,脫硝催化劑一般易受到廢氣中之硫氧化物毒化,而造成脫硝催化劑失去活 性,進(jìn)而無法吸附廢氣中之特定有害物質(zhì)。上述所稱之「毒化」系指硫氧化物中之硫元素與 催化劑中之活性物質(zhì)結(jié)合,而使得活性物質(zhì)失去活性,進(jìn)而無法用來去除廢氣中之有害物 質(zhì)。
[0009] 有鑒于此,亟須提供一種脫硝催化劑之制造方法及其應(yīng)用,W改進(jìn)習(xí)知脫硝催化 劑之制造方法及其應(yīng)用之缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0010] 因此,本發(fā)明之一方面是在提供一種脫硝催化劑的制造方法,其系利用高儘酸鐘 (KMn〇4)來制作可于低溫進(jìn)行脫硝反應(yīng)之催化劑。
[0011] 本發(fā)明之另一方面是在提供一脫硝催化劑,其系利用前述之制造方法來制作。
[0012]根據(jù)本發(fā)明之一方面,提出一種脫硝催化劑之制造方法。此制造方法系先提供堿 性水溶液,其中此堿性水溶液包含堿性化合物及0. 3M至0.6M之高儘酸鐘,且堿性水溶液之 抑值為7至10。
[0013] 接著,進(jìn)行含浸制程。含浸制程系將載體加至堿性水溶液中,W使此載體形成活性 載體。其中,此含浸制程之溫度不超過5(TC,且活性載體的表面不具有含儘析出物。
[0014] 基于前述高儘酸鐘及堿性化合物之總使用量為100重量份,載體之使用量為400 重量份至600重量份。
[0015] 進(jìn)行含浸制程后,對(duì)前述之活性載體進(jìn)行干燥制程,即可制得脫硝催化劑。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施方案,上述之堿性化合物可包含但不限于碳酸鋼、碳酸鐘、氨 氧化鋼、氨氧化鐘或上述化合物之任意組合。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施方案,上述之載體可包含但不限于褐煤焦炭、活性碳、氧化 鉛或上述材料之任意組合。
[0018] 依據(jù)本發(fā)明之又一實(shí)施方案,上述之脫硝催化劑的比表面積系大于150平方米/ 克(m7g),且脫硝催化劑之孔徑系小于3. 5納米。
[0019] 依據(jù)本發(fā)明之再一實(shí)施方案,上述脫硝催化劑包含2重量百分比至3重量百分比 之儘。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明之又另一方面,提供一種脫硝催化劑。此脫硝催化劑系藉由前述之制 造方法制作。于12(TC且不具有氨氣之環(huán)境中,此脫硝催化劑之脫硝效率不低于58%,且脫 硝催化劑包含2重量百分比至3重量百分比之儘。
[0021] 依據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施方案,上述脫硝催化劑之載體為活性碳,且脫硝催化劑之脫 硝效率不低于76%。
[0022] 依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施方案,上述脫硝催化劑之載體為褐煤焦炭,且脫硝催化劑 之脫硝效率不低于58%。
[0023] 依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施方案,上述環(huán)境之一氧化碳濃度大于一氧化氮濃度。
[0024] 應(yīng)用本發(fā)明之脫硝催化劑的制造方法及其應(yīng)用,其系利用高儘酸鐘改質(zhì)載體,且 不須進(jìn)行鍛燒制程,即可制得脫硝催化劑。因此,所制得之脫硝催化劑可于低溫(例如: 12(TC)且不具有氨氣之環(huán)境中進(jìn)行脫硝反應(yīng)。此外,脫硝反應(yīng)可直接藉由前述改質(zhì)后之載 體進(jìn)行反應(yīng)。 【【附圖說明】】
[00巧]第1圖系繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施方案之脫硝催化劑的制造方法。 【【具體實(shí)施方式】】
[0026] W下仔細(xì)討論本發(fā)明實(shí)施方案之制造和使用。然而,可W理解的是,實(shí)施方案提供 許多可應(yīng)用的發(fā)明概念,其可實(shí)施于各式各樣的特定內(nèi)容中。所討論之特定實(shí)施方案僅供 說明,并非用W限定本發(fā)明之范圍。
[0027] 請(qǐng)參照第1圖,其系繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施方案之脫硝催化劑的制造方法。在 一實(shí)施方案中,此制造方法系先提供堿性水溶液,如步驟110所示。此堿性水溶液包含一堿 性化合物及0. 3M至0.6M之高儘酸鐘,且堿性水溶液之抑值為7至10。
[0028]上述之堿性化合物可包含但不限于碳酸鋼、碳酸鐘、氨氧化鋼、氨氧化鐘或上述化 合物之任意組合。
[0029] 若高儘酸鐘之濃度小于0.3M時(shí),高儘酸鐘之使用量過少,而降低所制得之脫硝催 化劑的儘含量。若高儘酸鐘之濃度大于0.6M時(shí),過多之高儘酸鐘于水溶液中則會(huì)析出。析 出之高儘酸鐘不易W含浸方式附著于載體的表面上,而降低所制得之脫硝催化劑的催化劑 活性。
[0030] 若堿性水溶液之抑值小于7時(shí),酸性之水溶液會(huì)腐蝕前述之高儘酸鐘,而使高儘 酸鐘裂解,進(jìn)而使所制得之脫硝催化劑失去催化劑活性。若堿性水溶液之抑值大于10時(shí), 堿性過強(qiáng)之環(huán)境會(huì)降低脫硝催化劑之催化劑活性,而降低脫硝催化劑之效能。
[0031] 進(jìn)行步驟110后,進(jìn)行含浸制程,如步驟120所示。此含浸制程系將載體加至堿 性水溶液中,W使載體形成活性載體。當(dāng)進(jìn)行此含浸制程時(shí),含浸制程之溫度系不超過 5(TC(亦即含浸制程之溫度系小于或等于5(TC),且活性載體的表面不具有含儘析出物。
[0032] 前述之載體可包含但不限于褐煤焦炭、活性碳、其它適當(dāng)之催化劑載體或上述材 料之任意混合。
[0033] 在一實(shí)施方案中,根據(jù)脫硝催化劑之需求或脫硝反應(yīng)之效能,前述其它適當(dāng)之催 化劑載體可為氧化鉛、二氧化娃或其它適當(dāng)之催化劑載體。
[0034] 在此補(bǔ)充說明的是,本發(fā)明的特征之一,在于將原本作為氧化型揮發(fā)性有機(jī)化合 物(volatileorganiccompounds;VOCs)吸附劑的褐煤焦炭或活性碳,利用含浸制程改質(zhì) 為脫硝催化劑,使其兼具脫硝與吸附雙重功能。一般而言,當(dāng)載體為褐煤焦炭時(shí),褐煤焦炭 之比表面積須大于250平方米/克,且褐煤催化劑之孔徑小于2納米。
[0035] 若上述褐煤焦炭之比表面積小于或等于250平方米/克時(shí),過小之比表面積會(huì)減 小脫硝催化劑產(chǎn)生反應(yīng)之面積,而降低脫硝催化劑之效能。若褐煤焦炭之孔徑大于或等于 2納米時(shí),過大之孔徑會(huì)降低所制得之脫硝催化劑的比表面積,而降低其效能。
[0036]當(dāng)前述之載體為活性碳時(shí),活性碳之比表面積大于80 0平方米/克,且活性碳之 孔徑小于3納米。
[0037] 相同地,倘若活性碳之比表面積小于或等于800平方米/克,或者孔徑大于或等于 3納米時(shí),所制得之活性碳的比表面積均過小,進(jìn)而降低后述所制得脫硝催化劑之效能。
[0038] 當(dāng)進(jìn)行前述之含浸制程時(shí),若含浸制程之溫度大于5(TC時(shí),含浸制程會(huì)產(chǎn)生過熱 現(xiàn)象,而降低所制得之脫硝催化劑的效能;若活性載體之表面具有含儘析出物時(shí),此含儘析 出物會(huì)降低所制得之脫硝催化劑的催化劑活性。
[0039] 在一實(shí)施方案中,前述含浸制程之溫度系小于50°C。
[0040] 于含浸制程中,基于前述高儘酸鐘及堿性化合物之總使用量為100重量份,載體 之使用量為400重量份至600重量份。
[0041] 若載體之使用量小于400重量份時(shí),過多之高儘酸鐘會(huì)附著于載體上,而減少脫 硝催化劑之催化劑活性,進(jìn)而降低脫硝催化劑之效能。若載體之使用量大于600重量份時(shí), 所制得之脫硝催化劑中的儘含量相對(duì)減少,而減小脫硝觸煤之催化劑活性,因此降低脫硝 催化劑之效能。
[0042] 進(jìn)行前述之含浸制程后,對(duì)前述包含活性載體之堿性水溶液進(jìn)行一過濾制程,W 分離出活性載體,如步驟130所示。然后,對(duì)活性載體進(jìn)行干燥制程,W制得本發(fā)明之脫硝 催化劑,如步驟140及步驟150所示。其中,脫硝催化劑之比表面積可大于150平方米/克 (mVg),且該脫硝催化劑之孔徑可小于3. 5納米。
[0043] 基于所制得之脫硝催化劑的總重量為100重量百分比,脫硝催化劑中可包含2重 量百分比至3重量百分比之儘。
[0044] 若前述脫硝催化劑之儘含量小于2重量百分比時(shí),脫硝催化劑中之儘含量不足, 而降低脫硝催化劑之催化劑活性。若脫硝催化劑之儘含量大于3重量百分比時(shí),過多之儘 會(huì)析出,且析出之儘不易附著于脫硝催化劑之表面上,而降低脫硝催化劑之催化劑活性