CN103691424A

CN103691424A - 一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN103691424A
Application number: CN201310624050.2A
Authority: CN
Inventors: 胡中光; 周刚; 王立鸿
Original assignee: HUBEI GUANGJING ENVIRONMENTAL PROTECTION CATALYSTS Co Ltd
Current assignee: HUBEI GUANGJING ENVIRONMENTAL PROTECTION CATALYSTS Co Ltd
Priority date: 2013-12-01
Filing date: 2013-12-01
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明涉及到脱硝催化剂领域，是一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法。其特征是所述的制备方法包含如下步骤：将称取好的TiO₂粉体、SiO₂、偏钨酸铵以及偏钒酸铵、硬脂酸放入混料机中，进行搅拌，搅拌过程中加入氨水和水，使其物料的PH值大于7；用真空挤出机将上述物料挤出截面积为150mm×150mm，孔数为18×18，长度为1000mm的蜂窝式胚体，将胚体在温度30~70℃、湿度20~100%的条件下进行干燥7~15天，将干燥好的胚体在250~300℃条件下煅烧8~15小时，然后在380~420℃条件下煅烧5~10小时。由于采用了本技术方案，催化剂机械强度高，可以在较高的压力下运行；加一定量的活性组分和助剂，从而催化剂的具有耐高温、活性高、二氧化硫氧化率低等性能。

Description

一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及到脱硝催化剂领域，是一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法。

背景技术

我国火电厂NOx产生量约占全国总排放量的50%，氮氧化物（NOx）是大气中形成酸雨及光化学烟雾的主要成因，严重危害自然环境和人类健康。2011年9月21日环保部发布了《火电厂大气污染物排放标准》，国内氮氧化物的排放浓度限值统一确定为100mg/m3，新建机组执行时间从2012年起，老机组执行时间从2014年7月起，此排放浓度限值要求针对全国所有地区。当前，国际上烟气脱硝的主流技术是选择性催化还原SCR技术，其核心是SCR催化剂。

早在上世纪70年代，发达国家如日本、德国、美国等就开始根据本国的排放水平、煤质特点、锅炉类型等情况，开发出了一系列的SCR催化剂。目前，我国许多科研单位或个人借鉴国外的经验，针对中国燃煤煤质复杂，燃烧后锅炉烟气条件非常差（例如烟气温度区间280℃~450℃，国内燃煤含尘量高达50-60g/Nm³等）等状况，进行催化剂的研究，并开发了一系列脱硝催化剂。

然而，当前以TiO₂等成分为主的氮氧化物脱除催化剂具有机械强度低、抗磨损强度差、不耐高温等缺点，导致催化剂在运行过程中出现过度磨损、粉化等现象，影响到火电厂机组的正常运行。因此开发一种适合中国特定烟气条件下运行的催化剂的将是催化剂制作的一个重大突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温、抗高尘烟气中氮氧化物选择性催化还原蜂窝式催化剂的制备方法,该催化剂主要以纳米TiO₂为主要成分,添加一定的助剂和成孔剂以及活性组分,从而使该催化剂具有双峰孔分布结构、机械强度高、抗磨损强度强、耐高温、活性高、二氧化硫氧化率低等优点。

本发明的技术方案是：一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法，其特征是所述的制备方法包含如下步骤：将称取好的的TiO₂粉体、SiO₂、偏钨酸铵以及偏钒酸铵、硬脂酸放入混料机中，进行搅拌，搅拌过程中加入氨水和水，使其物料的PH值大于7；加入玻璃纤维、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、田菁粉，用混料机进行混合，最终混合出适合挤出成型的物料；用真空挤出机将上述物料挤出截面积为150mm×150mm，孔数为18×18，长度为1000mm的蜂窝式胚体，将胚体在温度30~70℃、湿度20~100%的条件下进行干燥7~15天，将干燥好的胚体在250~300℃条件下煅烧8~15小时，然后在380~420℃条件下煅烧5~10小时，最后在580~620℃条件下煅烧8~12小时，从而得到在耐高温、抗磨损的催化剂产品。

催化剂主要原材料是由TiO₂、SiO₂、WO₃、V₂O₅等组成，以催化剂的重量为基准,其主要成分为TiO₂含量为68~92.8%，SiO₂含量为3%-10%,玻璃纤维含量为2%-10%，WO₃含量为2%~10%，V₂O₅含量为0.2%~2%；其他材料为辅料，重量为微量。

由于采用了上述技术方案，催化剂机械强度高，可以在较高的压力下运行；抗磨损强度强，可以在不同的烟气条件下运行，从而提高催化剂的使用寿命；具有优良的孔结构和比表面；稳定性强，可适合在不同的烟气温度条件下运行；加一定量的活性组分和助剂，从而催化剂的具有耐高温、活性高、二氧化硫氧化率低等性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

1、将称取好的10Kg的TiO₂粉体、800g 的 SiO₂、0.8Kg的偏钨酸铵以及85g的偏钒酸铵、50g的硬脂酸放入混料机中，进行搅拌；搅拌过程中加入氨水和水，使其物料的PH值大于7。

2、加入1.0Kg玻璃纤维、20g羧甲基纤维素、30g聚氧化乙烯、20g田菁粉，用混料机进行混合3~5h，最终混合出适合挤出成型的物料。

3、用真空挤出机将上述物料挤出截面积为150mm×150mm，孔数为15×15，长度为1000mm的蜂窝式胚体；

4、将胚体在温度30~70℃、湿度20~100%的条件下进行干燥7~15天；

5、将干燥好的胚体在250~300℃条件下煅烧8~15小时，然后在380~420℃条件下煅烧5~10小时，最后在580~620℃条件下煅烧8~12小时，从而得到合适的催化剂。

使用实施例1的催化剂，进行测试实验：

(1)抗压强度检测

分别截取两块150mm×150 mm×150 mm的试块，用压力试验机测试轴向和横向抗压强度（压力机的量程为300KN，加压速率250N/s）。测定后的轴向抗压强度为300 N/cm² ，径向抗压强度为198.3 N/cm²

(2)磨损强度检测

截取外形尺寸均为70mm×70mm×70mm的模块，置于磨损试验装置中；将含有磨损剂（石英砂粒径400~500um）的空气（含尘量50g/m3）以14.5±1 m/s流速通过样品，运行3h后，将样品取出计算产品的磨损强度。

（3）性能检测

从蜂窝式催化剂上切下3×3孔，长度为300mm的实验试样，将其填充至反应器中，在下列条件下测定脱硝效率和SO₂氧化率。

实验条件：

催化剂型式：3×3孔，长度300mm；

反应温度：380℃，SV=10，000hr^-1；

气体组成：NO_X=180ppm，NH₃=180ppm；

SO₂=500ppm，O₂=2%，H₂O=10%，N₂=余量；

测定后的脱硝效率为69.99% ，SO₂氧化率为0.82%。

Claims

1.一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法，其特征是所述的制备方法包含如下步骤：将称取好的的TiO₂粉体、SiO₂、偏钨酸铵以及偏钒酸铵、硬脂酸放入混料机中，进行搅拌，搅拌过程中加入氨水和水，使其物料的PH值大于7；加入玻璃纤维、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、田菁粉，用混料机进行混合，最终混合出适合挤出成型的物料；用真空挤出机将上述物料挤出截面积为150mm×150mm，孔数为18×18，长度为1000mm的蜂窝式胚体，将胚体在温度30~70℃、湿度20~100%的条件下进行干燥7~15天，将干燥好的胚体在250~300℃条件下煅烧8~15小时，然后在380~420℃条件下煅烧5~10小时，最后在580~620℃条件下煅烧8~12小时，从而得到在耐高温、抗磨损的催化剂产品。

2. 根据权利要求1所述的一种耐高温、抗磨损蜂窝式脱除NOx催化剂的制备方法，其特征是催化剂主要原材料是由TiO₂、SiO₂、WO₃、V₂O₅等组成，以催化剂的重量为基准,其主要成分为TiO₂含量为68~92.8%，SiO₂含量为3%-10%,玻璃纤维含量为2%-10%，WO₃含量为2%~10%，V₂O₅含量为0.2%~2%；其他材料为辅料，重量为微量。