CN101979135B - 一种用于脱除NOx的催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于脱除NOx的催化剂，其包括主催化剂、载体以及玻璃纤维，所述主催化剂是占重量百分含量为0.05～3％的五氧化二钒(V₂O₅)，所述载体是占重量百分含量为85％～97％的复合钛白粉，所述玻璃纤维占重量百分含量为3％～7％；其制造方法是原料捏合、过滤陈腐、挤压成型、干燥去湿、焙烧强化、切割成品、端面硬化、检测包装，以及废气处理制造高附加值产品和废水回用及粉尘废料的研磨回用等辅助工序。本发明的催化剂在制备中实现了绿色零排放，其可用于脱除NOx并适用于SCR脱硝工艺，同时催化剂的活性与寿命得到了稳定，是催化剂行业的一次重大突破。

Description

一种用于脱除NOx的催化剂及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种用于脱除NOx并适用于SCR脱硝工艺的催化剂及其制备方法。

【背景技术】

人类活动排入大气中的NOx中，90％以上产生于各种燃料燃烧过程。NOx虽有多种，但从燃烧系统中排出的主要是NO和NO₂。根据行业统计，大约50％以上的NOx来自固体燃烧源，其余的来自汽车尾气。NOx对人类的生存环境和生命健康产生了严重的危害，但直至上世纪六十年代末期人类才把NOx作为有害气体予以重视。在控制NOx污染方面，国内外开发出了一系列的用于SCR法脱除NOX的催化剂。然而在催化剂生产制造过程中产生的废气及废水以及废固又在严重地污染着大气环境，同时所制备的催化剂存在活性与寿命不够稳定的问题，增加了脱硝工程的运营维护成本

因此，为避免上述技术问题，确有必要发明一种用于脱除NOx并适用于SCR脱硝工艺的催化剂及其制备方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于脱除NOx并适用于SCR脱硝工艺的催化剂及其制备工艺方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于脱除NOx的催化剂，其包括主催化剂、载体以及玻璃纤维，所述主催化剂是占重量百分含量为0.05～3％的五氧化二钒，所述载体是占重量百分含量为85％～97％的复合钛白粉，所述玻璃纤维占重量百分含量为3％～7％。

本发明的用于脱除NOx的催化剂进一步设置为：所述复合钛白粉主要成分为TiO₂、WO₃以及SiO₂。

本发明的用于脱除NOx的催化剂进一步设置为：所述复合钛白粉中氧化钨的重量百分含量不低于5％，二氧化硅的重量百分含量不低于1％。

本发明的用于脱除NOx的催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)，原料捏合：分别秤取含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维以及偏钒酸铵，使得复合钛白粉在复合钛白粉、玻璃纤维、五氧化二钒的总重量中占85％至97％，玻璃纤维占钛白粉、玻璃纤维、五氧化二钒的总重量3％至7％；五氧化二钒(由偏钒酸铵转化而来)占复合钛白粉、玻璃纤维、五氧化二钒的总重量0.05％至3％；将复合钛白粉、玻璃纤维以及偏钒酸铵一起投到混炼捏合机中搅拌得到混合物，将混合物放置24小时；

(2)，过滤陈腐：用过滤机过滤后制成砖块再陈腐24小时；

(3)，挤压成型：将陈腐后的物料用挤压成型机成型，成型单体的横截面尺寸为150mm*150mm，根据挤压成型机所配模具孔数不同，成型单体内壁厚为0.5mm～2mm，成型后的催化剂单体用纸箱包装；

(4)，干燥去湿：将纸箱包装的催化剂放入干燥间内进行干燥；

(5)，焙烧强化：将干燥合格品放到网带窑中焙烧强化，焙烧温度控制在180度到650度之间，焙烧时间控制在30小时至35小时之间；

(6)，切割成品：将焙烧强化后的催化剂单体按照设计要求长度切割成成品；

(7)，端面硬化：将切割好的催化剂单体一个端面浸没在Al2(SO4)3溶液中30秒，然后拿出，平放自然晾干；

(8)，检测包装：检测包装入库。

本发明的本发明的用于脱除NOx的催化剂进一步设置为：对制备工序所产生的废气、废水、废固均进行回用处理，采用废气回收处理制造硫酸铵副产品、废水与冷凝水回收处理后再回到生产系统，以及粉尘废料经研磨工序回用至原料捏合的处理方法，使整个催化剂生产制备过程达到绿色无污染零排放程度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、催化剂的活性物为五氧化二钒，载体为复合钛白粉。五氧化二钒与二氧化钛相互配合，最优化的表现出二者在还原氮氧化物的过程中所起到的催化活性与催化选择的特性。

2、催化剂是由多种原料经原料捏合、过滤陈腐、挤压成型、干燥去湿、焙烧强化、切割成品、端面硬化、检测包装，以及废气处理制造高附加值产品和废水回用及粉尘废料的研磨回用等辅助工序而成，通体具有活性，脱硝效率稳定在90％以上，而且载体物质为超细复合钛白粉，比表面积大，活性稳定，对氮气的选择性好，为氮氧化物的催化还原反应创造了一个非常适合的微孔空间架构。

3、针对不同的锅炉、窑炉以及柴油机车产生的烟气或尾气，可以根据所排放气体的实际组分在催化剂生产过程中进行最优化配方，多角度设计，针对性强，抗中毒能力优越。

4、催化剂在成型过程中可以采用圆形内孔或方形内孔的挤出模具，在较大程度上提高了催化剂耐磨强度和耐压强度，同时提高了催化剂抗飞灰堵塞能力，清理飞灰更容易。

5、催化剂采用煅烧方法激活活性，从根本上保证了催化剂抵抗烟气或尾气瞬间高温破坏的卓越能力。

6、催化剂在迎气流面涂覆抗磨损层，进一步保障和延长了催化剂机械寿命。

7、催化剂在制造过程中实现绿色零排放，无污染物产生。

【附图说明】

图1是本发明的催化剂的制备工艺流程图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施实例及附图1对本发明的催化剂的制备方法作进一步说明：

1.原料捏合

在捏合阶段，对载体、活性成分及各种辅助材料进行混料、捏合，使捏合后混合物料满足挤出要求。

在混炼捏合机中加入610公斤复合钛白粉，然后加入1.5公斤硬脂酸、320公斤去离子水、55公斤15％的氨水、6.8公斤50％的乳酸，35公斤玻璃纤维、3公斤木浆、4公斤偏钒酸铵，进行充分搅拌，将捏合混成料装入集装袋并密封放置一天。

其中，所述复合钛白粉主要成分为TiO₂、WO₃以及SiO₂，且氧化钨的重量百分含量不低于5％，二氧化硅的重量百分含量不低于1％。

2.过滤陈腐

将捏合混成料装入过滤机中过滤。过滤后的泥料连续加入成型机进行预成型加工。预成型的泥块在输送机上被钢丝切成砖块状物料。

将切好的砖块状物料码放于托盘上，用塑料布密封后进行陈腐。过滤网必须定期更新，因为滤网网孔会被混成料中所含的杂质堵塞。

3.挤出成型

移去预成型砖块状物料表面的塑料布、并将砖块状物料置于上料皮带机上送入真空强力挤出机。

砖块状物料在真空强力挤出机的强力挤压下，通过真空强力挤出机前端所配模具后挤出为成型催化剂单体，成型催化剂单体滑送至输送机上，挤出成型催化剂单体在输送机上被钢丝切成一定长度的切成品，用刷子在切割面涂抹树脂，每根被树脂涂抹后的切成品装入纸盒，进入干燥去湿阶段。

4.干燥去湿

将挤出成型催化剂单体装入干燥车放在干燥室内进行均匀、逐渐的干燥。

每个干燥室的空气由热风机循环提供，热风由空气加热器加热。干燥室的温度由安装于空气加热器出口的控制器控制调节。空气加热器的热源为蒸汽。

5焙烧强化

将干燥成品放在网带窑中焙烧强化，增强其活性与强度。将干燥成品置于网带窑的网带输送机上，放置方向与输送机前进方向相同。在焙烧过程中，从室温烧到180度到200度耗时5到6小时，在180到200度时保温4至5小时，接着从180度至200度烧到600度至650度耗时7至9个小时，在600度至650度时保持5到6小时，接着冷却到室温，冷却时间好时9到10小时。

6切割成品

将每块焙烧强化后的催化剂单体放置于切割台上，对催化剂单体两端进行切割。从催化剂单体两端切割掉的碎屑收入收集桶内，返回研磨回收工序。

7.端面硬化

将切割好的催化剂单体一个端面浸没在Al2(SO4)3溶液中30秒，然后拿出，平放自然晾干。

8.检测包装

在这一阶段，按照测试方法对每个催化剂成品进行仔细检查，对符合标准的催化剂进行包装入库。在包装过程中，利用陶瓷粘结剂与陶瓷棉将催化剂固定于包装箱内。

对于不合格产品，与切割成品阶段产生的废料一同进入研磨回收工序。

同时，本发明的催化剂在制造过程中采用废气回收处理制造硫酸铵副产品、废水与冷凝水回收处理后再回到生产系统，粉尘废料经研磨工序回用至原料捏合，使整个催化剂生产过程达到绿色无污染零排放程度；另外催化剂的载体采用含硅/钨的复合钛白粉，进一步提高了催化剂的选择性和耐磨性，降低了二氧化硫被氧化成三氧化硫的程度，增加了催化剂的热稳定性，显著提高和稳定了催化剂的寿命与活性。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于脱除NOx的催化剂的制备方法，其特征在于：

该催化剂由主催化剂、载体以及玻璃纤维组成，所述主催化剂是占重量百分含量为0.05～3％的五氧化二钒，所述载体是占重量百分含量为85％～97％的含硅/钨的复合钛白粉，所述玻璃纤维占重量百分含量为3％～7％；上述各组分重量百分含量之和为100％；

催化剂的制备包括如下步骤：

(1)，原料捏合：分别秤取含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维以及偏钒酸铵，使得含硅/钨的复合钛白粉在含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维、由偏钒酸铵转化而来的五氧化二钒的总重量中占85％至97％，玻璃纤维占含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维、由偏钒酸铵转化而来的五氧化二钒的总重量3％至7％；由偏钒酸铵转化而来的五氧化二钒占含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维、由偏钒酸铵转化而来的五氧化二钒的总重量0.05％至3％；将含硅/钨的复合钛白粉、玻璃纤维以及偏钒酸铵一起投到混炼捏合机中搅拌得到混合物，将混合物放置24小时；

(2)，过滤陈腐：用过滤机过滤后制成砖块再陈腐24小时；

(3)，挤压成型：将陈腐后的物料用挤压成型机成型，成型单体的横截面尺寸为150mm*150mm，根据挤压成型机所配模具孔数不同，成型单体内壁厚为0.5mm～2mm，成型后的催化剂单体用纸箱包装；

(4)，干燥去湿：将纸箱包装的催化剂放入干燥间内进行干燥；

(5)，焙烧强化：将干燥合格品放到网带窑中焙烧强化，焙烧温度控制在180度到650度之间，焙烧时间控制在30小时至35小时之间；

(6)，切割成品：将焙烧强化后的催化剂单体按照设计要求长度切割成成品；

(7)，端面硬化：将切割好的催化剂单体一个端面浸没在Al₂(SO₄)₃溶液中30秒，然后拿出，平放自然晾干；

(8)，检测包装：检测包装入库。

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