CN102935387B - 一种scr板式脱硝催化剂连续生产装置及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护与环境催化领域，具体涉及一种SCR板式脱硝催化剂连续生产装置和生产工艺。本发明的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，包括不锈钢网板开卷夹送系统、催化剂膏体布料系统、板式催化剂辊压-压褶-剪切系统、样品组装台、干燥焙烧系统。生产时，不锈钢网板经开卷、校平、对中后，由夹送设备连续夹送运行；与此同时，脱硝催化剂原料经混合、挤压成型后由布料设备和抹平设备将其均匀布置于不锈钢网板上，而后将多级辊压、压褶、剪切后获得块状板式催化剂；所获得的块状板式催化剂，在样品组装台上组装成特定模块，最后送入干燥焙烧系统中经干燥和焙烧获得成品板式脱硝催化剂。本发明通过引入多级校平机、对中设备、多级夹送机、多级抹平机、多级辊压机等设备，实现了板式脱硝催化剂的连续生产。
Description
技术领域
本发明属于环境保护与环境催化领域，具体涉及一种SCR板式脱硝催化剂连续生产装置及生产工艺。
背景技术
2011年7月29日，环境保护部正式发布《火电厂大气污染物排放标准》，该标准严格规定了火电厂氮氧化物排放限值。在现有的各类脱硝技术中，氨选择性催化还原（SCR）法由于其高效的脱硝效率、选择性好，且技术成熟，是目前主要的燃煤电站脱硝技术。
SCR脱硝催化剂主要有蜂窝式、板式、波纹板式三种，三种形式的催化剂的主要成份与催化反应原理是相同的，只是结构形式有差别。波纹板式催化剂虽比表面积大但重量轻，不能与其他催化剂兼容，限制了其应用，一般只用于低灰的燃气电站。目前燃煤电站使用的主要是板式催化剂和蜂窝式催化剂，板式催化剂在燃煤电站的高尘布置条件下具有很强的防堵灰、耐磨损和抗中毒的性能，在极高尘烟气条件下板式催化剂所需体积甚至比蜂窝式催化剂小有助于降低投资资本。我国煤质复杂，一般灰分较大，因此板式催化剂具有很大的市场潜力。
目前国内外在SCR板式脱硝催化剂生产工艺方面已有一些报道，但在如何实现连续生产的工艺和装置方面鲜有报道，而且也仅有极少数单位实现了SCR板式脱硝催化剂的工业化生产；基于已有的报道材料，现有连续生产工艺存在着集成度不高、生产效率较低、废品率较高、生产成本高等问题，不利于量产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种SCR板式脱硝催化剂的连续生产装置及生产工艺。
根据本发明的一方面，提供了一种SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，包括不锈钢网板开卷夹送系统、催化剂膏体制备系统、催化剂膏体布料系统、板式催化剂辊压-压褶-剪切系统、样品组装台、干燥焙烧系统，其中，
不锈钢网板开卷夹送系统包括开卷设备、校平设备、对中设备和夹送设备，各设备依次相连；其中校平设备包括在水平方向上依次串联的多级校平机，第一级校平机与开卷设备相连，末级校平机的出口端与对中设备相连；夹送设备包括在水平方向上依次串联的多级夹送机，第一级夹送机与对中设备相连，末级夹送机的出口端与布料设备的入口端相连；
催化剂膏体制备系统包括混料设备和挤压成型设备；其中混料设备包括多个互相独立的混料机，各混料机的出料口与挤压成型设备的入料口相连，挤压成型设备的出料口与布料设备的料斗相连；
催化剂膏体布料系统包括布料设备、抹平设备和物料回收设备；其中抹平设备包括在水平方向依次串联的多级抹平机，第一级抹平机的入口端与布料设备的出口端相连末级抹平机的出口端与辊压设备中的第一级辊压机的入口端相连；物料回收设备位于布料设备和抹平设备的下部；
板式催化剂辊压-压褶-剪切系统包括辊压设备、压褶设备和剪切设备；其中辊压设备包括在水平方向依次串联的多级辊压机，第一级辊压机的入口端与抹平设备相连，末级辊压机的出口端与压褶设备的入口端相连，压褶设备的出口端与剪切设备的入口端相连；
样品组装台的入口端与剪切设备的出口端相连，出口端与干燥焙烧系统相连。
优选地，所述的校平设备至少包括两个校平机，所述校平机为二重式辊式校平机或四重式辊式校平机或六重式辊式校平机。
优选地，所述的对中设备为具有自动纠偏功能的辊式对中机。
优选地，所述的夹送设备至少包括两个夹送机，所述夹送机为辊式夹送机。
优选地，所述的混料设备至少包括两个混料机，所述混料机为立式或卧式慢速预混机。
优选地，所述的挤压成型设备为螺旋造粒机。
优选地，所述的布料设备为重力分级刮板式布料机。
优选地，所述的抹平设备至少包括两个抹平机。
优选地，所述的辊压设备至少包括两个辊压机。
优选地，所述的剪切设备为气压剪切机或者液压剪切机。
优选地，所述的干燥焙烧系统为程序升温隧道窑。
根据本发明的另一方面，还提供了一种利用上述生产装置的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于，将卷状的不锈钢网板经由开卷设备开卷、校平设备多级校平、对中设备自动对中后，连续送入夹送设备中，在夹送设备的多级夹送机作用下连续匀速前进；与此同时，催化剂原料在混料设备充分混合后，送入挤压成型设备，获得成型的催化剂膏体颗粒，并经由布料设备的料斗布置于不锈钢网板上；布有催化剂膏体颗粒的不锈钢网板经多级抹平机抹平后使催化剂膏体颗粒均匀布置，布料和抹平过程中洒落的物料则由物料回收设备收集；均布催化剂膏体颗粒的不锈钢网板进入辊压设备中，经多级辊压后使催化剂膏体均匀涂覆于不锈钢网板上，而后进入压褶设备中压制波纹，之后再进入剪切设备中剪切获得块状板式催化剂；所获得的块状板式催化剂，在样品组装台上组装成特定模块，最后送入干燥焙烧系统中经干燥和焙烧获得成品板式脱硝催化剂。
优选地，所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺中，催化剂原料包括锐钛矿型纳米二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸、水、高岭土、聚乙烯醇、甲基纤维素。
进一步地，所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺中，催化剂原料的混料过程包括如下步骤：
步骤（1）：按质量比为(4～5)：(18～25)：(6～7)：100称取偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸和去离子水，将偏钒酸铵、偏钨酸铵和草酸溶于去离子水中，通过搅拌使其全部溶解，获得活性组分溶液；
步骤（2）：在步骤（1）获得的活性组分溶液中，加入锐钛型纳米二氧化钛，两者的质量比为(75～85)：100，充分搅拌3h使二氧化钛充分浸润，获得催化剂活性组分；
步骤（3）：按质量比为(10～11)：1：1称取高岭土、聚乙烯醇和甲基纤维素，将其机械混合得到混合粉末；将上述混合粉末加入步骤（2）中催化剂活性组分，两者的质量比为1：(5.5～6.0)；充分搅拌获得催化剂膏体。
优选地，所述不锈钢网板的厚度为0.15-0.3mm。
优选地，所述夹送机和不锈钢网板的运行速度为1-15m/min。
优选地，所述板式催化剂的厚度为0.5-0.8mm。
优选地，所述板式催化剂在干燥焙烧系统中的温度为80-120℃，干燥时间为1-4h。
优选地，所述板式催化剂在干燥焙烧系统中的焙烧温度为450-600℃，程序升温速率为0.5-10℃/min，保温时间为1-4h。
本发明的有益效果为：
本发明所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，基于校平设备的多级校平机，实现不锈钢网板的完全校平，为后续的均匀布料做好准备；基于对中设备，实现不锈钢网板的自动对中，以防止不锈钢网板跑偏从而影响布料均匀性及辊压效果；基于夹送设备的多级夹送机，实现不锈钢网板的连续匀速运动；基于抹平设备的多级抹平机，实现催化剂膏体在不锈钢网板上的均匀布料，并控制料层厚度；基于辊压设备的多级辊压机，实现催化剂膏体在不锈钢网板上的有效成型；通过干燥焙烧系统严格控制催化剂的干燥和焙烧条件。通过上述设备和工艺的运用，实现优质板式脱硝催化剂的连续生产。
附图说明
图1——SCR板式脱硝催化剂的生产装置示意图。
图中标号：
（1）开卷设备；（2）校平设备；（3）对中设备；（4）夹送设备；（5）混料设备；（6）挤压成型设备；（7）布料设备；（8）抹平设备；（9）物料回收设备；（10）辊压设备；（11）压褶设备；（12）剪切设备；（13）样品组装台；（14）干燥焙烧系统。
具体实施方式
本发明提供了一种SCR板式脱硝催化剂的生产装置和方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明的SCR板式脱硝催化剂的生产装置，包括不锈钢网板开卷夹送系统、催化剂膏体制备系统、催化剂膏体布料系统、板式催化剂辊压-压褶-剪切系统、样品组装台与干燥焙烧系统。
不锈钢网板开卷夹送系统包括开卷设备1、校平设备2、对中设备3和夹送设备4，各设备依次相连；其中校平设备2包括多级校平机，所述的多级校平机在水平方向上依次串联，与开卷设备1相连的为第一级校平机，向后依次为二级校平机，……，末级校平机；第一级校平机的出口端与二级校平机的入口端相连，二级校平机的出口端与三级校平机的入口端相连，依次类推，末级校平机的出口端与对中设备3相连；夹送设备4包括多级夹送机，所述的多级夹送机在水平方向上依次串联，与对中设备3相连的为第一级夹送机，向后依次为二级夹送机，……，末级夹送机；第一级夹送机的出口端与二级夹送机的入口端相连；二级夹送机的出口端与三级夹送机的入口端相连；依次类推；末级夹送机的出口端与布料设备7的入口端相连。
催化剂膏体制备系统包括混料设备5和挤压成型设备6；其中混料设备5包括多个混料机，每个混料机互相独立，各混料机的出料口与挤压成型设备6的入料口相连，挤压成型设备6的出料口与布料设备7的料斗相连；催化剂膏体布料系统包括布料设备7、抹平设备8和物料回收设备9；其中抹平设备8包括多级抹平机，所述的多级抹平机在水平方向依次串联，与布料设备7相连的为第一级抹平机，向后依次为二级抹平机，……，末级抹平机；第一级抹平机的入口端与布料设备7的出口端相连，一级抹平机的出口端与二级抹平机的入口端相连，二级抹平机的出口端与三级抹平机的入口端相连，依次类推，末级抹平机的出口端与辊压设备10中的第一级辊压机的入口端相连；物料回收设备9位于布料设备7和抹平设备8的下部。
板式催化剂辊压-压褶-剪切系统包括辊压设备10、压褶设备11和剪切设备12；其中辊压设备10包括多级辊压机，所述的多级辊压机在水平方向依次串联，与抹平设备8相邻的为第一级辊压机，向后依次为二级辊压机，……，末级辊压机；第一级辊压机的出口端与二级辊压机的入口端相连，二级辊压机的出口端与三级辊压机的入口端相连，依次类推，末级辊压机的出口端与压褶设备11的入口端相连，压褶设备11的出口端与剪切设备12的入口端相连。
样品组装台13的出口端与干燥焙烧系统14相连。
利用本发明的上述SCR板式脱硝催化剂的生产装置，采用如下生产工艺制备SCR板式脱硝催化剂。分别称取4kg、18kg、6kg和100kg的偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸和去离子水置于混料机5中，通过搅拌使偏钒酸铵、偏钨酸铵和草酸全部溶解于去离子水中，获得活性组分溶液；在上述活性组分溶液中，加入160kg的锐钛型纳米二氧化钛，充分搅拌3h使二氧化钛充分浸润，获得催化剂活性组分；分别称取42kg、4.2kg和4.2kg的高岭土、聚乙烯醇和甲基纤维素，将其机械混合后加入上述催化剂活性组分中，充分搅拌获得催化剂膏体。
将厚度为0.2mm的卷状不锈钢网板经由开卷设备1、两级校平机2、对中设备3后，连续送入两级夹送机2中，夹送速度为10m/min；与此同时，将混料机5中的催化剂膏体送入挤压成型设备6获得直径为2mm的柱状催化剂膏体颗粒，并经由布料设备7的料斗布置于不锈钢网板上；布有催化剂膏体颗粒的不锈钢网板经两级抹平机8抹平后使催化剂膏体颗粒均匀布置，布料和抹平过程中洒落的物料则由物料回收设备9收集；均布催化剂膏体颗粒的不锈钢网板经三级辊压后使催化剂膏体均匀涂覆于不锈钢网板上，而后进入压褶设备11中压制波纹，之后再进入剪切设备12中剪切获得块状板式催化剂，厚度为0.6mm；所获得的块状板式催化剂，在样品组装台13上组装成特定模块，最后送入干燥焙烧系统14中，首先在100℃下干燥3h，而后采用2℃/min的升温速率升温至550℃，并在550℃下保持2h，从而得到成品板式脱硝催化剂。
对上述成品板式催化剂的脱硝性能进行评价，在典型烟气（NOx500ppm、SO21000ppm、NH3500ppm）以及空速为10000h-1下的脱硝效率为95%。
实施例2
在与实施例1完全相同的设备和工艺，仅将干燥焙烧条件改为：首先80℃下干燥4h，而后采用2℃/min的升温速率升温至500℃，并在500℃下保持3h，从而得到成品板式脱硝催化剂。
对上述成品板式催化剂的脱硝性能进行评价，在典型烟气（NOx500ppm、SO21000ppm、NH3500ppm）以及空速为10000h-1下的脱硝效率为95%。
实施例3
在与实施例1完全相同的设备和工艺，仅将偏钒酸铵的用量改为4.5kg制备获得成品板式脱硝催化剂。
对上述成品板式催化剂的脱硝性能进行评价，在典型烟气（NOx500ppm、SO21000ppm、NH3500ppm）以及空速为10000h-1下的脱硝效率为96%。
实施例4
在与实施例1完全相同的设备和工艺，仅将偏钒酸铵和偏钨酸铵的用量改为4.5kg和20kg制备获得成品板式脱硝催化剂。
对上述成品板式催化剂的脱硝性能进行评价，在典型烟气（NOx500ppm、SO21000ppm、NH3500ppm）以及空速为10000h-1下的脱硝效率为96%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
Claims (19)
1.一种SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，包括不锈钢网板开卷夹送系统、催化剂膏体制备系统、催化剂膏体布料系统、板式催化剂辊压-压褶-剪切系统、样品组装台、干燥焙烧系统(14)，其特征在于，
不锈钢网板开卷夹送系统包括开卷设备(1)、校平设备(2)、对中设备(3)和夹送设备(4)，各设备依次相连；其中校平设备(2)包括在水平方向上依次串联的多级校平机，第一级校平机与开卷设备(1)相连，末级校平机的出口端与对中设备(3)相连；夹送设备(4)包括在水平方向上依次串联的多级夹送机，第一级夹送机与对中设备(3)相连，末级夹送机的出口端与布料设备(7)的入口端相连；
催化剂膏体制备系统包括混料设备(5)和挤压成型设备(6)；其中混料设备(5)包括多个互相独立的混料机，各混料机的出料口与挤压成型设备(6)的入料口相连，挤压成型设备(6)的出料口与布料设备(7)的料斗相连；
催化剂膏体布料系统包括布料设备(7)、抹平设备(8)和物料回收设备(9)；其中抹平设备(8)包括在水平方向依次串联的多级抹平机，第一级抹平机的入口端与布料设备(7)的出口端相连末级抹平机的出口端与辊压设备(10)中的第一级辊压机的入口端相连；物料回收设备(9)位于布料设备(7)和抹平设备(8)的下部；
板式催化剂辊压-压褶-剪切系统包括辊压设备(10)、压褶设备(11)和剪切设备(12)；其中辊压设备(10)包括在水平方向依次串联的多级辊压机，第一级辊压机的入口端与抹平设备相连，末级辊压机的出口端与压褶设备(11)的入口端相连，压褶设备(11)的出口端与剪切设备(12)的入口端相连；
样品组装台(13)的入口端与剪切设备(12)的出口端相连，出口端与干燥焙烧系统(14)相连。
2.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂的生产装置，其特征在于：所述校平设备(2)至少包括两个校平机，所述校平机为二重式辊式校平机或四重式辊式校平机或六重式辊式校平机。
3.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂的生产装置，其特征在于：所述对中设备(3)为具有自动纠偏功能的辊式对中机。
4.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述夹送设备(4)至少包括两个夹送机，所述夹送机为辊式夹送机。
5.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述混料设备(5)至少包括两个混料机，所述混料机为立式或卧式慢速预混机。
6.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述挤压成型设备(6)为螺旋造粒机。
7.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述布料设备(7)为重力分级刮板式布料机。
8.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述抹平设备(8)至少包括两个抹平机。
9.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述辊压设备(10)至少包括两个辊压机。
10.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述剪切设备(12)为气压剪切机或者液压剪切机。
11.根据权利要求1所述的SCR板式脱硝催化剂连续生产装置，其特征在于：所述干燥焙烧系统(14)为程序升温隧道窑。
12.一种SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，是在权利要求1-11任一所述的连续生产装置中，将卷状的不锈钢网板经由开卷设备(1)开卷、校平设备(2)多级校平、对中设备(3)自动对中后，连续送入夹送设备(4)中，在多级夹送机作用下连续匀速前进；与此同时，催化剂原料在混料设备(5)充分混合后，送入挤压成型设备(6)，获得成型的催化剂膏体颗粒，并经由布料设备(7)的料斗布置于不锈钢网板上；布有催化剂膏体颗粒的不锈钢网板经多级抹平机(8)抹平后使催化剂膏体颗粒均匀布置，布料和抹平过程中洒落的物料则由物料回收设备(9)收集；均布催化剂膏体颗粒的不锈钢网板进入辊压设备(10)中，经多级辊压后使催化剂膏体均匀涂覆于不锈钢网板上，而后进入压褶设备(11)中压制波纹，之后再进入剪切设备(12)中剪切获得块状板式催化剂；所获得的块状板式催化剂，在样品组装台(13)上组装成特定模块，最后送入干燥焙烧系统(14)中经干燥和焙烧获得成品板式脱硝催化剂。
13.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述催化剂原料为锐钛矿型纳米二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸、水、高岭土、聚乙烯醇、甲基纤维素。
14.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述催化剂原料的混料过程包括如下步骤：
步骤(1)：按质量比为(4～5)：(18～25)：(6～7)：100称取偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸和去离子水，将偏钒酸铵、偏钨酸铵和草酸溶于去离子水中，通过搅拌使其全部溶解，获得活性组分溶液；
步骤(2)：在步骤(1)获得的活性组分溶液中，加入锐钛型纳米二氧化钛，两者的质量比为(75～85)：100，充分搅拌3h使二氧化钛充分浸润，获得催化剂活性组分；
步骤(3)：按质量比为(9～10)：1：1称取高岭土、聚乙烯醇和甲基纤维素，将其机械混合得到混合粉末；将上述混合粉末加入步骤(2)中催化剂活性组分，两者的质量比为1：(5.5～6.0)；充分搅拌获得催化剂膏体。
15.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述不锈钢网板的厚度为0.15-0.3mm。
16.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述夹送机和不锈钢网板的运行速度为1-15m/min。
17.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述板式催化剂的厚度为0.5-0.8mm。
18.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述板式催化剂在干燥焙烧系统(14)中的干燥温度为80-120℃，干燥时间为1-4h。
19.根据权利要求12所述的SCR板式脱硝催化剂的连续生产工艺，其特征在于：所述板式催化剂在干燥焙烧系统(14)中的焙烧温度为450-600℃，程序升温速率为0.5-10℃/min，保温时间为1-4h。
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