CN101502796B - 整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法 - Google Patents

整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法 Download PDF

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整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法涉及一种用于工业废气(特别是大型电站锅炉尾气)高效脱硝整体式蜂窝型选择性催化还原催化剂的制备方法；整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂是以纳米二氧化钛为载体和骨架，脱硝活性组分均匀分布在骨架中，并加入适当比例的结合剂，其重量百分比为：纳米二氧化钛60～85％，活性组分4～25％，结合剂为5～20％。活性组分为WO3和V2O5，其比例为10～20∶1；结合剂为玻璃纤维。该催化剂对烟气脱硝的反应温度为250～400℃，操作空速为1500～5500h-1。本发明脱硝效率高，抗磨损性能强，特别适用于大型电站锅炉尾气的治理。

Description

整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法
技术领域
本发明属于一种脱硝催化剂的制备方法，涉及一种用于工业废气(特别是大型电站锅炉尾气)高效脱硝整体式蜂窝型选择性催化还原催化剂的制备方法。
技术背景
燃煤电厂排放的氮氧化物(NOx)已成为大气污染物的主要来源，同等当量的氮氧化物对大气的危害性高于二氧化硫。根据《电力工业“十一五”发展规划》，及现有的NOx控制政策GB13233-2003测算，2010年的NOx排放量将达到1000万吨左右。预计在将来的30～50年内，煤炭在我国一次能源生产和消费中所占比例将继续保持在70％左右，我国电力工业中以煤为主的能源格局不会改变，煤炭的消耗量将持续增长。这样的话，必将带来对环境污染持续加剧的结果，不利于可国民经济持续发展。随着环保法规的进一步严格，单纯的低氮燃烧技术已无法适应燃煤烟气N0x的排放要求。目前，在沿海经济发达地区和人口稠密的中心城市，新建火电厂已开始同步建设烟气脱硝装置，运行机组也酝酿增设烟气脱硝装置，烟气脱硝装置的建设正进入一个快速启动的阶段。在脱硝方法中，选择性催化还原脱硝技术是最为有效的。我国对选择性催化还原法烟气脱硝技术的引进尚处于消化吸收和初步应用阶段。其中的关键技术如催化剂工艺制备技术积累比较欠缺，大多数国产技术生产的蜂窝型催化剂是以陶瓷或者活性炭为骨架，使用浸渍的工艺加入活性组分，存在活性组分层薄，后期脱硝效果差以及活性组分分布不均匀的缺点。本发明的活性组分在蜂窝成型前就均匀分布在催化剂制备物料中，在实际使用中具有脱硝效率高、工作稳定、使用寿命长的优点。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法。
技术方案：本发明的整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂成品由是以纳米二氧化钛为载体和骨架的蜂窝体，活性组分均匀分布在骨架中，并加入玻璃纤维结合剂，其重量百分比为：纳米二氧化钛60～85％，活性组分4～25％，玻璃纤维结合剂为5～20％；活性组分为WO3和V2O5，其比例为10～20∶1。
整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂的制备方法在于，蜂窝体是由纳米二氧化钛、活性组分、玻璃纤维结合剂加0.2～0.5倍重量比的乙二醇水溶液混合后经捏合、挤制、干燥、切割、焙烧而得到；具体制备步骤如下：
1)将纳米二氧化钛料、玻璃纤维、偏钨酸铵按照6～9∶1～2∶1重量比例混合均匀，配制成固相主料混合物；
2)将乙二醇与水按照1∶0.5～2的重量比例配制成乙二醇水溶液；
3)将草酸与偏钒酸铵按照3～8∶1的重量比例配制成微量活性成分溶液；
4)将固相主料混合物、乙二醇水溶液、微量活性成分溶液按照60～90∶20～35∶1的重量比例放入捏合机，经过0.5～1小时捏合后，成为可塑性物料；
5)捏合后的可塑性物料进入挤制机，在8～10MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体；
6)湿的蜂窝体加入干燥器，经过40～60小时从常温逐渐升高到105～140℃，完成干燥定型；
7)干燥定型后的蜂窝体进入窑炉进行焙烧，经过40～60小时从常温逐渐升高到500～610℃，经过8～15小时从500～610℃冷却到常温，获得蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品。
有益效果：脱硝效率高，在温度250～400℃，空速1500～5500h-1条件下，NOx转化率达65～95％；抗磨损性能强，使用寿命长。
具体实施方式
实施例一：
1.制备蜂窝状选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体
(1)物料混合：将75％的纳米二氧化钛料、15％的玻璃纤维、9.8％左右的偏钨酸铵称重后加入锥形搅拌机混合均匀后卸料至捏合机。
(2)液体成分的称重：乙二醇水溶液(混合比例1∶0.8)重量和上述混合物料的比例为1∶3左右。
(3)活性成分溶液的配制；称取3％左右的草酸和0.5％左右的偏钒酸铵，加入(2)中所述的乙二醇水溶液(混合比例1∶0.8)中，并加以搅拌，直至完全溶解。
(4)捏合：将活性成分溶液倒入捏合机，开始捏合工序，时间0.5小时。
(5)挤制：捏合后的可塑性物料进入挤制机，在10MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体。
(6)干燥定型：在专用干燥器内从常温逐渐升高到130℃，时间60小时。
(7)焙烧：干燥后的蜂窝体进入专用窑炉进行焙烧，最高温度控制在600℃，时间50小时。冷却后得到蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品，含钒量约0.3％，含钨量约9.2％。
2.脱硝效率测试
截取长度为500mm用上述制备方法得到的催化剂置于烟气模拟反应器中，控制反应温度在300℃，空速在3000h-1，模拟烟气组成为1500ppm的NO，4.5％的O2，3.2％的水，氮气为平衡气，以500ppm的NH3为还原剂，在该条件下，测得NO的转化率为85％。
实施例二：
1.制备蜂窝状选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体
(1)物料混合：将85％的纳米二氧化钛料、10％的玻璃纤维、4.8％左右的偏钨酸铵称重后加入锥形搅拌机混合均匀后卸料至捏合机。
(2)液体成分的称重：乙二醇水溶液(混合比例1∶0.8)重量和上述混合物料的比例为1∶3左右。
(3)活性成分溶液的配制：称取3％左右的草酸和0.5％左右的偏钒酸铵，加入(2)中所述的乙二醇水溶液(混合比例1∶0.8)中，并加以搅拌，直至完全溶解。
(4)捏合：将活性成分溶液倒入捏合机，开始捏合工序，时间0.5小时。
(5)挤制：捏合后的可塑性物料进入挤制机，在10MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体。
(6)干燥定型：在专用干燥器内从常温逐渐升高到130℃，时间60小时。
(7)焙烧：干燥后的蜂窝体进入专用窑炉进行焙烧，最高温度控制在550℃，时间50小时。
冷却后得到蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品，含钒量约0.3％，含钨量约4.3％。
2.脱硝效率测试
测试条件同实施例一，测得NO的转化率为78％。
实施例三：
1.制备蜂窝状选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体
(1)物料混合：将70％的纳米二氧化钛、13.5％的玻璃纤维、15％左右的偏钨酸铵称重后加入锥形搅拌机混合均匀后卸料至捏合机。
(2)液体成分的称重：乙二醇水溶液(混合比例1∶1.3)重量和上述混合物料的比例为1∶3左右。
(3)活性成分溶液的配制：称取10％左右的草酸和1.5％左右的偏钒酸铵，加入(2)中所述的乙二醇水溶液(混合比例1∶1.3)中，并加以搅拌，直至完全溶解。
(4)捏合：将活性成分溶液倒入捏合机，开始捏合工序，时间0.5小时。
(5)挤制：捏合后的可塑性物料进入挤制机，在8MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体。
(6)干燥定型：在专用干燥器内从常温逐渐升高到105℃，时间70小时。
(7)焙烧：干燥后的蜂窝体进入专用窑炉进行焙烧，最高温度控制在550℃，时间55小时。冷却后得到蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品，含钒量约0.85％，含钨量约13％。
2.脱硝效率测试
截取长度为500mm用上述制备方法得到的催化剂置于烟气模拟反应器中，控制反应温度在370℃，空速在5000h-1，模拟烟气组成为1500ppm的NO，4.5％的O2，3.2％的水，氮气为平衡气，以500ppm的NH3为还原剂，在该条件下，测得NO的转化率为88％。
实施例四：
1.制备蜂窝状选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体
(1)物料混合：将70％的纳米二氧化钛、13.5％的玻璃纤维、15％左右的偏钨酸铵称重后加入锥形搅拌机混合均匀后卸料至捏合机。
(2)液体成分的称重：乙二醇水溶液(混合比例1∶1)重量和上述混合物料的比例为1∶2.5左右。
(3)活性成分溶液的配制：称取10％左右的草酸和1.5％左右的偏钒酸铵，加入(2)中所述的乙二醇水溶液(混合比例1∶1)中，并加以搅拌，直至完全溶解。
(4)捏合：将活性成分溶液倒入捏合机，开始捏合工序，时间0.5小时。
(5)挤制：捏合后的可塑性物料进入挤制机，在9MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体。
(6)干燥定型：在专用干燥器内从常温逐渐升高到105℃，时间70小时。
(7)焙烧：干燥后的蜂窝体进入专用窑炉进行焙烧，最高温度控制在580℃，时间55小时。
冷却后得到蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品，含钒量约0.85％，含钨量约13％。
2.脱硝效率测试
截取长度为500mm用上述制备方法得到的催化剂置于烟气模拟反应器中，控制反应温度在370℃，空速在4000h-1，模拟烟气组成为1500ppm的NO，4.5％的O2，3.2％的水，氮气为平衡气，以500ppm的NH3为还原剂，在该条件下，测得NO的转化率为93％。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于催化剂成品由是以纳米二氧化钛为载体和骨架的蜂窝体，活性组分均匀分布在骨架中，并加入玻璃纤维结合剂组成，其重量百分比为：纳米二氧化钛60～85％，活性组分4～25％，玻璃纤维结合剂为5～20％；活性组分为WO3和V2O5，其比例为10～20∶1；
蜂窝体是由纳米二氧化钛、活性组分、玻璃纤维结合剂加0.2～0.5倍重量比的乙二醇水溶液混合后经捏合、挤制、干燥、切割、焙烧而得到；具体制备步骤如下：
1)将纳米二氧化钛料、玻璃纤维、偏钨酸铵按照6～9∶1～2∶1重量比例混合均匀，配制成固相主料混合物；
2)将乙二醇与水按照1∶0.5～2的重量比例配制成乙二醇水溶液；
3)将草酸与偏钒酸铵按照3～8∶1的重量比例配制成微量活性成分溶液；
4)将固相主料混合物、乙二醇水溶液、微量活性成分溶液按照60～90∶20～35∶1的重量比例放入捏合机，经过0.5～1小时捏合后，成为可塑性物料；
5)捏合后的可塑性物料进入挤制机，在8～10MPa的压力下经过蜂窝状钢模挤制成湿的蜂窝体；
6)湿的蜂窝体加入干燥器，经过40～60小时从常温逐渐升高到105～140℃，完成干燥定型；
7)干燥定型后的蜂窝体进入窑炉进行焙烧，经过40～60小时从常温逐渐升高到500～610℃，经过8～15小时从500～610℃冷却到常温，获得蜂窝型选择性催化还原烟气脱硝催化剂单体的成品。
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