CN102380384B

CN102380384B - 一种环保无毒催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN102380384B
Application number: CN 201110206672
Authority: CN
Inventors: 丁珂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: CN102380384A

Abstract

本发明涉及一种环保无毒催化剂的制备方法，其中载体TiO₂含量为80～95％；活性成分硫酸亚铁含量为40～47.5％，不含五氧化二钒，挤出成型为蜂窝状催化剂。该催化剂脱硝效率达95％左右，可长期使用，对环境无污染，大大降低了脱硝成本。

Description

一种环保无毒催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保无毒催化剂，尤其是一种用于烟气脱硝的环保催化剂的制备方法。

背景技术

NOx是形成温室效应和形成酸雨、光化学烟雾的主要成分，而我国大部燃煤电厂依然采用低NOx燃烧技术，所以燃煤锅炉NOx排放具有排放总量大、单位发电量的NOx排放水平高的特点，因此已严重破坏了生态环境，制约了我国环境保护工作发展，影响、危害了人类健康。我国于1991年制定了第一部《火电厂污染物排放标准》，在国家颁布的最新排放标准中，对电站NOx排放有了严格的规定，2004年以后的燃煤电厂的NOx最高允许排放浓度为450mg/m³。该排放限值已经接近于目前燃烧过程控制技术所能达到的最高水平，若要进一步降低NOx的排放浓度，必须对烟气进行后处理，可见烟气脱硝将成为我国继脱硫后下一个快速增长的市场。

选择性催化还原脱硝技术(SCR)是广泛采用的脱硝技术之一，也是我国各大电力公司投入最多应用最广的脱硝催化技术。目前广泛使用的SCR催化剂主要是V/W/Ti类催化剂，但是这类催化剂不仅价格昂贵，进一步增加了脱硝成本；而且催化剂本身具有很强的毒性，这种催化剂达到使用寿命后，催化活性锐减，其表面附着的剧毒的五氧化二钒，对环境产生极大的危害，简单处理(比如简单的掩埋处理)会造成催化剂的二次污染，而无害化处理五氧化二钒同样花费昂贵，也导致了脱硝成本的极大增加。

因此，采用高效低成本、无毒环保的高活性的催化剂，将对我国电力行业的发展起到决定性的作用，成为工业界和学术界关注的焦点。清华大学的专利200810056629.2研究出一种用于烟气脱硝的催化剂，该催化剂的活性成分为硫酸亚铁，载体采用凹凸棒土、高岭土、沸石等，解决了二次污染问题，但是制备工艺复杂，制得的催化剂的催化效率不高，脱硝效率难以达到90％，而且催化过程中易于被SO2毒化，长期使用效果不佳。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型环保无毒催化剂的制备方法，该催化剂不含剧毒的五氧化二钒，催化效率高，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型环保无毒催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)二氧化钛载体浆料的制备

将80～95份TiO₂粉末(比表面积约90m²/g)加入65～75℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌1.5～2.5小时；

(2)活性组分的加入

将30～48份，优选为40～47.5份FeSO₄溶解于草酸、乳酸或柠檬酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10～25份有机粘结剂和5～8份成型助剂加入，搅拌均匀得到糊状混合体；其中不含五氧化二钒。

(3)混练与陈腐

上述糊状混合体在真空练泥机中混练0.5～1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6～8小时，再继续混练、陈腐，重复进行2～5次，得到练制好的泥料；

(4)挤出成型

将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；

(5)干燥和焙烧

将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥20～24小时，然后煅烧24～48小时，得到蜂窝状催化剂成品。

其中干燥温度为70～110℃；焙烧温度300～600℃。其中干燥和焙烧过程可以是梯度变换的，70～90℃下干燥10～12小时，90～110℃下干燥10～12小时；300～450℃焙烧12～24小时，450～600℃焙烧12～24小时。

上述催化剂的制备过程中还加入下列各种助剂的一种或几种的组合：淀粉、甲基纤维素、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、硅溶胶、玻璃纤维和单乙醇胺。

上述有机粘合剂为酚醛树脂或呋喃树脂。

本发明的有益效果在于：

该催化剂以硫酸亚铁作为催化剂，二氧化钛粉末作为载体，同时加入各种有助于催化剂成型、分散及成孔的助剂，以挤出形式，在较短的干燥时间和煅烧时间下，得到了强度大、成型性能优良的蜂窝状脱硝催化剂，以无毒且廉价的FeSO₄取代了传统商用脱硝催化剂以剧毒的V₂O₅和低毒WO₃为催化剂和助催化剂配方成分，从而实现了脱硝催化剂的无毒优化过程。在小型燃煤锅炉中试脱硝测试，空速为5000/hr，NO_X浓度约为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率约达95％以上，长期运行后，脱硝效果仍然在80％以上。

具体实施方式

下面将描述本发明的实施例，更进一步了解本发明。

实施例1：

将质量份为80份的TiO₂粉末加入65℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2.5小时；然后将40份FeSO₄溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10份酚醛树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均匀得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧24小时，得到蜂窝状催化剂成品。

脱硝测试：空速为5000/hr，NO_X浓度约为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率达96％，长期运行后，脱硝效果仍然可达87％。

实施例2：

将质量份为95份的TiO₂粉末加入65℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2.5小时；然后将40份FeSO₄溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10份呋喃树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均匀得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧24小时，得到蜂窝状催化剂成品。

脱硝测试：空速为5000/hr，NO_X浓度约为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率达94％，长期运行后，脱硝效果仍然约80％。

实施例3：

将质量份为80份的TiO₂粉末加入65℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2.5小时；然后将45份FeSO₄溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将25份酚醛树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均匀得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧24小时，得到蜂窝状催化剂成品。

脱硝测试：空速为5000/hr，NO_X浓度约为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率达95％，长期运行后，脱硝效果仍然在80％以上。

实施例4：

将质量份为90份的TiO₂粉末加入65℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2.5小时；然后将47.5份FeSO₄溶解于柠檬酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将20份酚醛树脂和5份甲基纤维素和聚乙烯醇加入，搅拌均匀得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧24小时，得到蜂窝状催化剂成品。

脱硝测试：空速为5000/hr，NO_X浓度约为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率达96％，长期运行后，脱硝效果仍然可达85％。

Claims

1.一种环保无毒催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将质量份为80份的TiO₂粉末加入65℃的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2.5小时；然后将40份FeSO₄溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10份酚醛树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均匀得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧24小时，得到蜂窝状催化剂成品；

所述催化剂中不含五氧化二钒；

脱硝测试：空速为5000/hr，NO_X浓度为100ppmv，烟气温度为420℃时，脱硝效率达96％，长期运行后，脱硝效果仍然可达87％。