CN103230793A - 一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：稀土：8～12份；纳米TiO2：76～85份；V2O5：3～6份；WO3：3～6份。还包括以下重量份数的添加剂：硬脂酸：1.5～3份；聚氧化乙烯：1.5～3份；乳酸：1.5～3份；羧甲基纤维素：1.5～3份。本发明还公开了上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括：配料；混炼搅拌；过滤预挤出；陈腐；挤出成型；一次干燥；二次干燥；产品煅烧；检验、模块化包装，即为成品。本发明的优点在于：应用在脱硝催化剂中，适用于电厂的烟气脱硝技术中，提高催化剂载体的性能，提高催化剂的活性、储氧能力、抗毒能力，并且该催化剂成本较低，效果良好，具有广泛的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂，具体是一种脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
在我国，二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。随着我国经济实力的增强，耗电量也将逐步加大。目前，我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目，但烟气脱硝还未大规模的开展。有研究资料表明，如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理，氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升，并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，据统计，我国67%的氮氧化物(NOx)排放量来自于煤炭的燃烧。据国家环保总局统计预测，2005年和2010年我国火电厂煤炭消耗量分别占全国总量的56%和64%，火电厂NOx产生量占全国总量的50%。
从燃煤消耗对NOx排放贡献值来看，火电厂NOx排放控制是我国NOx排放总量控制关键所在。随着我国最新的《火电厂大气污染物控制排放标准》和《大气污染防治法》的颁布实施以及《京都议定书》的正式生效，国内对NOx的排放控制将日趋严格，在火力发电厂中采用有效的NOx排放控制措施势在必行。在目前各种脱硝技术中，选择性催化还原脱硝(SCR)是应用最多、效率最高而且是最成熟的技术之一，该技术在20世纪70年代末80年代初首先由日本发展起来，之后迅速在日本、欧洲、美国等国家和地区的电站得到应用。我国烟气脱硝技术的研究开展得相对较晚，目前已建或拟建的脱硝工程几乎均以购买欧美和日本技术使用权为主，部分环保企业通过自主开发或引进消化吸收的方式也掌握了一定的烟气脱硝技术，但核心技术(特别是催化剂)仍未实现国产化，而引进技术存在技术使用费高、难以掌握核心技术、可升级性差等突出难题，制约着我国NOx治理的开展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂。
本发明要解决的另一个技术问题是提供上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：
稀土：8～12份；
纳米TiO2（纳米二氧化钛）：76～85份；
V2O5（五氧化二矾）：3～6份；
WO3（三氧化钨）：3～6份。
为了满足生产工艺的需要，保证易压成型，该电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂还包括以下重量份数的添加剂：
硬脂酸：1.5～3份；
聚氧化乙烯：1.5～3份；
乳酸：1.5～3份；
羧甲基纤维素：1.5～3份。
其中硬脂酸作为润滑剂，增加泥料强度与流动性，聚氧化乙烯作为粘合剂和造孔剂，乳酸作为吸附剂，羧甲基纤维素作为胶粘剂、可塑剂。
本发明创造性的将稀土应用在脱硝催化剂中，通常稀土是以氧化物（CeO2、Y2O3等）的形式加入催化剂中，在保证催化剂活性不变的前提下，可以大幅度减少贵金属的用量，并改善催化剂的性能。经过实验表明，稀土在电厂烟气净化脱硝催化剂中的主要作用有4个方面：
1）提高催化剂载体的性能
通常所有的催化剂载体表面有氧化铝涂层，可以提高载体的表面积，有利于催化剂活性成分的分散，以此提高催化剂的活性和寿命。而氧化铝在高温下容易向无活性相转变。
加入稀土元素(La或Y)可使其耐热性能得到明显改善，抑制相变，能够起到稳定晶格结构和防止体积收缩的双重作用。
2）提高催化剂的活性
加入稀土的催化剂活性高于无稀土催化剂，具有较低的起燃温度，相同反应温度时有更高的CO2生成率。
实际生产应用表明，含稀土的LSM/Al-Cord 催化剂对CO和HC的转化有很高的催化活性，在400℃时CO和HC的转化率可同时达到99%以上。
3）提高催化剂的储氧能力
氧化铈在Ce2O3和CeO2之间变化，来调节氧的需求。当尾气中氧过剩时，它可吸收氧并储存起来；当尾气中氧不足时，它又可以释放出氧气，使CO,HC,NOx等有害气体的氧化还原反应得以进行而被除去。
4）提高催化剂的抗毒能力
电厂烟气气中常含有催化毒物(如硫、磷、铅的氧化物等)，当加入CeO2后，它能与硫化物反应生成稳定的Ce2(SO4)3，并在富油燃烧时转变为H2S，随尾气一道被净化除去。
本发明还提供了一种上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌3-4小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌2.5-3小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力3-9Mpa的挤压过滤机与压力3-9Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐至少24小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力3-15Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为100-220小时，控制温度60-65度，风量5000-13300m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为12-24小时，控制温度60-65度，风量5000-13300m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为48-72小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
上述步骤2中的添加剂指的是以下重量份数的添加剂组合：
硬脂酸：1.5～3份；
聚氧化乙烯：1.5～3份；
乳酸：1.5～3份；
羧甲基纤维素：1.5～3份。
本发明的优点在于：该电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂将稀土应用在脱硝催化剂中，适用于电厂的烟气脱硝技术中，提高催化剂载体的性能，提高催化剂的活性，提高催化剂的储氧能力，提高催化剂的抗毒能力，并且该催化剂成本较低，效果良好，具有广泛的市场前景。
具体实施方式
实施例一
一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：
稀土：10份；
纳米TiO2（纳米二氧化钛）：80份；
V2O5（五氧化二矾）：5份；
WO3（三氧化钨）：5份。
上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌3.5小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌2.8小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力6Mpa的挤压过滤机与压力6Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐24小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力10Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为200小时，控制温度62度，风量10000m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为20小时，控制温度62度，风量10000m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为60小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
实施例二
一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：
稀土：8份；
纳米TiO2（纳米二氧化钛）：82份；
V2O5（五氧化二矾）：4份；
WO3（三氧化钨）：6份；
硬脂酸：2份；
聚氧化乙烯：2份；
乳酸：2份；
羧甲基纤维素：2份。
上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌4小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌3小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力9Mpa的挤压过滤机与压力3Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐30小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力15Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为220小时，控制温度60度，风量5000m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为12小时，控制温度65度，风量13300m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为72小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
实施例三
一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：
稀土：12份；
纳米TiO2（纳米二氧化钛）：76份；
V2O5（五氧化二矾）：6份；
WO3（三氧化钨）：3份；
硬脂酸：3份；
聚氧化乙烯：1.5份；
乳酸：1.5份；
羧甲基纤维素：3份。
上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌3小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌2.5小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力3Mpa的挤压过滤机与压力9Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐40小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力3Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为100小时，控制温度65度，风量13300m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为24小时，控制温度60度，风量5000m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为48小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
实施例四
一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，包括以下重量份数的原料：
稀土：9份；
纳米TiO2（纳米二氧化钛）：85份；
V2O5（五氧化二矾）：3份；
WO3（三氧化钨）：4份；
硬脂酸：1.5份；
聚氧化乙烯：3份；
乳酸：3份；
羧甲基纤维素：1.5份。
上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌3小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌2.6小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力8Mpa的挤压过滤机与压力7Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐50小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力12Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为180小时，控制温度63度，风量11000m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为22小时，控制温度63度，风量9000m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为65小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
稀土：8～12份；
纳米TiO2：76～85份；
V2O5：3～6份；
WO3：3～6份。
2.如权利要求1所述的电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂，其特征在于：还包括以下重量份数的添加剂：
硬脂酸：1.5～3份；
聚氧化乙烯：1.5～3份；
乳酸：1.5～3份；
羧甲基纤维素：1.5～3份。
3.一种上述电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1：配料，根据用途需要选配好原料；
步骤2：混炼搅拌：将稀土、纳米TiO2、V2O5、WO3投入到混炼机中加入净水进行搅拌3-4小时，混炼机主轴转速：最大750转/分钟，转盘转速：9转/分钟，料耙转速：36转/分钟，然后加入添加剂，继续搅拌2.5-3小时，使其搅拌均匀，化学反应充分；
步骤3：过滤预挤出，将搅拌好的混合物，送入压力3-9Mpa的挤压过滤机与压力3-9Mpa的真空炼泥预挤出机进行过滤预挤出，增加成型后的强度，使产品生产过程中不易变形开裂，并进一步调节泥料的物理性能，增强泥料塑性、流动性、粘性等，有利于泥料挤压成型；
步骤4：陈腐，预挤出的泥料需陈腐至少24小时；
步骤5：挤出成型，陈腐好的泥料送入挤出成型机挤出毛肧产品，挤出压力3-15Mpa；
步骤6：一次干燥，毛肧产品送入一次干燥箱，干燥时间为100-220小时，控制温度60-65度，风量5000-13300m3/h；
步骤7：二次干燥，一次干燥好的产品送入二次干燥箱，干燥时间为12-24小时，控制温度60-65度，风量5000-13300m3/h；
步骤8：产品煅烧，将干燥好的产品送入窑炉中进行煅烧，煅烧时间为48-72小时，最高温度为615度；
步骤9：检验、模块化包装，即为成品。
4.如权利要求1所述的电厂专用新型高效无毒脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：上述步骤2中的添加剂指的是以下重量份数的添加剂组合：
硬脂酸：1.5～3份；
聚氧化乙烯：1.5～3份；
乳酸：1.5～3份；
羧甲基纤维素：1.5～3份。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130807 |