CN103736482B

CN103736482B - 一种连续挤出scr脱硝蜂窝状催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN103736482B
Application number: CN201410036671.3A
Authority: CN
Inventors: 徐海涛; 沈凯; 周长城; 沈毅; 王行思; 宋静; 朱孝强
Original assignee: NANJING YUHANG ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANJING YUHANG ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103736482A

Abstract

本发明公开了一种连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，属于催化剂领域，该方法包括将原料混合后充分搅拌均匀得到混合液；将混合液混炼后堆置陈腐，之后经预挤出机过滤后堆置陈腐得到泥料；将泥料真空挤出成型机连续挤出的湿胚进行切割得到不规则端部形状的湿胚；将不规则端部形状的湿胚经过干燥后进行切割，分别得到端部废料以及规则端面定长干胚；将规则端面定长干胚经过干燥后煅烧，得到催化剂；将端部废料经粉碎、制浆和分级后与原料混合循环利用。该方法相对于现有工艺流程而言，几乎无废料产生，降低了资源消耗，减少了对环境的影响。此外，该方法相对于现有工艺流程而言，几乎无废料产生，降低了资源消耗，减少了对环境的影响。

Description

一种连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法。

背景技术

中国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通过燃烧方法利用的，煤燃烧所释放出的氮氧化物(NOx)是主要的大气污染源之一。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是脱除锅炉尾气中氮氧化物最为常见同时也是最为有效的方法，被广泛应用于各工业装置中。其主要原理是采用氨气作为还原剂，将其与空气混合后喷入SCR脱硝反应器上游的烟道中，在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物进行反应生成无害的氮气和水排出体系。现有工业采用的催化剂大都为V₂O₅/WO₃/TiO₂为体系的蜂窝催化剂，制备方法主要包括原料检验、混炼、过滤预挤出、真空挤出成型、I级干燥、II级干燥、煅烧、切割安装和包装等工段组成。现有技术的挤出是采用真空挤出机连续挤出，为了达到所需要的尺寸，需对真空挤出机挤出形成的催化剂湿胚进行切割，形成供下一步I级干燥的催化剂单元。由于是连续挤出，在切割时不可避免形成不规则的斜面，另一方面，由于催化剂湿胚尚未形成强度，切割刀具与催化剂湿胚表面接触时产生挤压力，从而在刀具与催化剂湿胚接触的初始表面形成弧面，而最终的催化剂成品由于装配的原因需做成长度相等、断面平整的单元。这部分不规则的催化剂湿胚单元连同催化剂湿胚主体进入I级干燥、II级干燥直至最后的煅烧工段，而后再进行成品的定长切割，消耗了额外的资源，造成能耗居高不下；另一方面，这些被切割下来的废料只能通过复杂的破碎、研磨工段磨成很细粒径的颗粒后才能以不超过5%的比例部分添加入催化剂的原料中进行下一步的成型，大部分的废料被抛弃，既浪费了资源又造成了环境污染。

因此，如何改变现在的工艺流程，以降低能耗、减少废料的产生是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题提供一种能耗低、原料消耗少的连续挤出脱硝蜂窝催化剂的制造工艺流程方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

1）将二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨和助剂混合后搅拌均匀，得到混合液；

2）对所述的混合液混炼以及堆置陈腐，得到泥料a；

3）将所述的泥料a经预过滤挤出，制得滤料，将滤料再次堆置陈腐，得到泥料b；

4）将所述的泥料b经真空连续挤出成型并进行切割得到端部为不规则形状的湿胚；该步骤所述的成型即为得到的催化剂形状为蜂窝状。

5）将所述端部为不规则形状的湿胚经过Ⅰ级干燥后进行切割，分别得到端部废料以及规则端面定长干胚；

6）将所述的规则端面定长干胚经过Ⅱ级干燥后煅烧，得到蜂窝状催化剂；

7）将所述的端部废料经初步粉碎后至粒径为100mm以下，将粉碎后的端部废料与除盐水混合制成浆液a，对所述的浆液a再次研磨粉碎后分级，分级后得到粒径为800目以上的浆液与所述的浆料a混合，得到粒径小于800目的浆液与步骤1）中所述的混合液混合回收利用。

所述步骤1）中二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨和助剂的重量份数依次为60～70份、0.5～1份、1～5份和25～35份。所述步骤1）的助剂是重量份数为1～5份羧甲基纤维素、1～5份聚氧乙烯、0.5～1份单乙醇胺、2～5份乳酸、12～15份玻璃纤维、0.5～1份硬脂酸、19～25份氨水和64～70份除盐水。

所述步骤2）得到泥料a的水分含量为26.5～29%。

所述步骤3）得到泥料b的水分含量为26.5～29%。

所述步骤4）进行切割时，得到的不规则端部形状的湿胚的长度为步骤6）所得催化剂长度的1.1倍以上。

所述步骤5）中端部为不规则形状的湿胚经过Ⅰ级干燥后水分含量为14.5～15.5%。

所述步骤5）进行切割时，得到的规则端面定长干胚的长度为步骤6）所得催化剂长度的1.005～1.008倍。

所述步骤6）中经过Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8～2.2%，煅烧的温度为600～620℃，煅烧时间为20～40h。

所述步骤7）中浆液a的质量浓度为20～40%。

本发明技术方案中所述的混炼是在练泥机进行混炼。

所述步骤3）中滤网直径650～750mm，开设若干小孔，单孔3.5mm×0.7mm长方形孔。

本发明技术方案步骤7）中所述的浆料a磨碎后分级是采用旋流站分级，顶部溢流是粒径为800目以上的浆料，底部溢流是粒径小于800目的浆料。

本发明的有益效果：

本发明的连续挤出SCR脱硝蜂窝催化剂的制备方法是通过将现有连续挤出工艺的定长切割工段移至I级干燥与II级干燥之间，切割形成端部废料及规则端面定长干胚，其中规则端面定长干胚进入下步的II级干燥、煅烧及成品包装工段，端部废料则回用为催化剂原料。从而将废料II级干燥——煅烧过程的无用功省却，与相比现有技术，本发明的连续挤出脱硝SCR蜂窝催化剂的制造工艺流程方法具有如下有益效果：

以单位长度1m的催化剂单元为例，其截面为0.15m×0.15m，按照年产10000m³催化剂的制造厂估算，不考虑废品率，需生产444444根催化剂单元，每个单元的两个端部各产生一个废料，按现有技术要产生888888个端部废料，每个端部废料的长度按3mm计算，共产生60m³的废料，若考虑到现有生产线的普遍成品率为90%左右，即年产10000m³催化剂的生产线的实际有效催化剂生产量为9000m³，废料的比例为60/9000×100%=0.67%，而本项目技术中将这部分废料全部回用，几乎无废料产生，降低了资源消耗，减少了对环境的影响。同时由于端部废料没有在干燥、煅烧流程中流转，增加出力(0.03+0.03)/1*10000=600m³，比例为600/9000×100%=6.77%。

相比现有技术，本发明的蜂窝状脱硝催化剂的制备方法具有如下有益效果：

1、几乎无废料产生，降低了资源消耗，减少了对环境的影响。对于端部废料而言，本项目技术是提升了100%。

2、增加了6.77%的产能，降低了6.77%的能耗，降低了0.67%的原材料消耗，按照年产10000m³催化剂生产线计算，使用该制备方法可以再利用废料60m³约180万元人民币；提高产能6.77%可创造1800万产值；节约能耗6.77%约60万元人民币。经济和社会效益非常显著。

附图说明

图1为本发明连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

将660g二氧化钛、5g五氧化二钒、35g三氧化钨和300g助剂混合后搅拌均匀得到混合液，其中助剂为3g羧甲基纤维素、3g聚氧乙烯、1.5g单乙醇胺、6g乳酸、36g玻璃纤维、1.5g硬脂酸、57g氨水和192g除盐水。将上述混合物加入到混炼机进行混炼，从而得到水分含量为28%的泥料a，将泥料a进行过滤预挤出，滤去混料过程中带入的各种杂质，得到滤料，所采用的滤网直径650～750mm，开设若干小孔，单孔3.5mm×0.7mm长方形孔。将滤料再次堆置陈腐，得到泥料b，泥料b的水分含量为28%。将泥料b经真空连续挤出成型并在连续挤出过程中进行切割，切割得到端部为不规则形状的湿胚，其长度为最终催化剂单元长度的1.1倍。由于切割所采用的刀具为刚性材料制成的，上述两者构成相互运动时，会在刀具接触湿胚的瞬时对湿胚表面形成挤压，从而形成一个弧形的表面，以1m长的催化剂单元为例，这部分不规则形状所占的长度至少为每侧3mm，现有技术中这些不规则的都得经过Ⅱ级干燥后煅烧，而后切割形成废料，既占据了产能又增加了原料消耗。

本实施例中，将所述端部为不规则形状的湿胚经过Ⅰ级干燥后水分含量为14.5～15.5%，此时，进行切割，分别得到规则端面定长干胚以及端部废料，得到的规则端面定长干胚的长度为最终催化剂单元长度的1.035～1.045倍，将规则端面定长干胚经Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8～2.2%，Ⅱ级干燥后进行煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为30h，得到催化剂单元。

所述的端部废料经初步粉碎至粒径为100mm以下与除盐水混合制成质量浓度为30%浆液a，对所述的浆液通过湿式球磨机再次研磨粉碎后经过旋流站分级，分级后顶部溢流得到粒径为800目以上的浆料与所述的浆液a混合后再次破碎磨细，底部溢流是粒径小于800目的浆料与催化剂原料混合回收利用。

此制备方法在充分利用工艺废料的同时，提高了生产效率，降低了生产能耗。同时也减少了原有催化剂生产工艺中干料切割造成的粉尘污染。

Claims

1.一种连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

2）对所述的混合液混炼以及堆置陈腐，得到泥料a；

4）将所述的泥料b经真空连续挤出成型并进行切割，得到端部为不规则形状的湿胚；

7）将所述的端部废料经初步粉碎后至粒径为100mm以下，将粉碎后的的端部废料与除盐水混合制成浆液a，对所述的浆液a再次研磨粉碎后分级，分级后得到粒径为800目以上的浆液与所述的浆液a混合，得到粒径小于800目的浆液与步骤1）中所述的混合液混合回收利用；

其中，所述步骤4）进行切割时，得到的不规则端部形状的湿胚的长度为步骤6）所得催化剂长度的1.1倍以上；

所述步骤5）中：端部为不规则形状的湿胚经过Ⅰ级干燥后水分含量为14.5~15.5%；进行切割时，得到的规则端面定长干胚的长度为步骤6）所得催化剂长度的1.005~1.008倍。

2.根据权利要求1所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨和助剂的重量份数依次为60~70份、0.5~1份、1~5份和25~35份。

3.根据权利要求1或2所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）的助剂是重量份数为1~5份羧甲基纤维素、1~5份聚氧乙烯、0.5~1份单乙醇胺、2~5份乳酸、12~15份玻璃纤维、0.5~1份硬脂酸、19~25份氨水和64~70份除盐水。

4.根据权利要求1所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）得到泥料a的水分含量为26.5~29%。

5.根据权利要求1所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3）得到泥料b的水分含量为26.5~29%。

6.根据权利要求1所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中经过Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8~2.2%，煅烧的温度为600～620℃，煅烧时间为20~40h。

7.根据权利要求1所述的连续挤出SCR脱硝蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中浆液a的质量浓度为20~40%。