CN103752347B

CN103752347B - 一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN103752347B
Application number: CN201410038635.0A
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: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103752347A

Abstract

本发明公开了一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，属于催化剂领域。所述的催化剂由二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨和助剂组成。催化剂的制备方法是将原料组分混合，混合后混炼和堆置陈腐，之后将得到的泥料过滤再次堆置陈腐，陈腐之后挤出成型得到湿胚，将湿胚进行断面切割得到规则端面定长湿胚和端部废料；将规则端面定长湿胚干燥、煅烧和成型；将端部废料与滤料混合，循环使用。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，采用本发明技术方案，能耗降低约6.77%。

Description

一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法。

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，煤燃烧释放出的废气中氮氧化物(NOx)是主要的大气污染源之一。选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction，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，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、端面平整的单元。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干燥及煅烧工段，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了一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，该方法是一种能耗低、原料消耗少的连续挤出蜂窝状脱硝催化剂的制造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，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）对所述混合液进行混炼以及堆置陈腐，得到泥料a；

3）将所述泥料a进行过滤预挤出，得到滤料，将滤料再次堆置陈腐，得到泥料b；

4）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，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再次进行切割，分别得到具有规则端面定长湿胚和端部废料；

6）将所述规则端面定长湿胚经过一级或多级干燥后煅烧，得到催化剂单元；

7）将所述端部废料混入步骤2）中泥料a中，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，得到端部为不规则形状的湿胚的长度为步骤6）所得催化剂单元长度的1.1倍以上，优选为1.1～1.2倍。

所述步骤5）中对端部为不规则形状的湿胚进行切割时，所采用的刀具为高速旋转的钼丝，钼丝直径为0.25～0.40mm，旋转速度为500～800rpm。

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

所述步骤6）规则端面定长湿胚经过Ⅱ级干燥，Ⅰ级干燥后的水分含量为14.5～15.5%，Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8～2.2%。

所述步骤6）的煅烧温度为600～620℃，煅烧时间为20～40h，优选煅烧时间为30h。

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5）中对端部为不规则形状的湿胚进行切割时，湿胚处于静置状态。

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。

本发明的有益效果

本发明连续挤出蜂窝状脱硝催化剂制备方法通过将现有连续挤出工艺的连续切割分解为两个切割步骤，并把这两个切割步骤全部放置在挤出与干燥之间，从而大幅降低了运行能耗，降低了原材料成本。

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为本发明蜂窝状脱硝催化剂的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明本，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

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。由于切割是在连续挤出时的进行的切割，此时湿胚不断的被后续挤出的湿料推动往前运动，而刀具则沿垂直于湿胚断面的方向运动，因此会在湿胚移动的方向形成一个斜面，同时由于这时候湿胚比较软，含水率为28%，而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在干燥前再次进行切割，分别得到具有规则端面定长湿胚和端部废料，得到的规则端面定长湿胚的长度为最终催化剂单元长度的1.035～1.045倍，将所述规则端面定长湿胚经过Ⅱ级干燥后煅烧，Ⅰ级干燥后的水分含量为14.5～15.5%，Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8～2.2%，煅烧温度为600℃，煅烧时间为30h，得到催化剂单元。

端部废料混入泥料a中，回收利用。为了得到平整的断面，采取了2个经实践证明非常有效的措施，其一是将湿胚处于静置状态，刀具相对湿胚断面做垂直运动，确保不生产斜面，其二是让刀具进行高速旋转，以消除刀具在与湿胚接触瞬时产生的挤压，所采用的刀具为高速旋转的钼丝，钼丝的直径不能太粗，太粗会产生弧面，也不能太细，太细则在高速旋转中发热导致断裂，经试验钼丝直径为0.3mm，旋转速度为700rpm时可以取得较好的效果。

本制备方法在催化剂生产的真空连续挤出工艺后，对湿胚催化剂直接进行两个端面的精度切割，切割好的催化剂在经过两次干燥及一次煅烧后直接达到成品要求。切割后的端面废料回到过滤预挤出工艺同其它物料通过过滤预挤出机预挤后，达到生产工艺要求继续挤出成成品催化剂。整个生产过程中无废料产生，并且连续进行。

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

1.一种蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

2）对所述混合液进行混炼以及堆置陈腐，得到水分含量为26.5~29%的泥料a；

3）将所述泥料a进行过滤预挤出，得到滤料，将滤料再次堆置陈腐，得到水分含量为26.5~29%的泥料b；

4）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，得到端部为不规则形状的湿胚，其中，得到端部为不规则形状的湿胚的长度为步骤6）所得催化剂单元长度的1.1倍以上；

5）将所述端部为不规则形状的湿胚再次进行切割，分别得到具有规则端面定长湿胚和端部废料，其中，得到的规则端面定长湿胚的长度为步骤6）所得催化剂单元长度的1.005~1.008倍；

6）将所述规则端面定长湿胚经过经过Ⅱ级干燥，Ⅰ级干燥后的水分含量为14.5~15.5%，Ⅱ级干燥后的水分含量为1.8~2.2%，干燥后煅烧，得到催化剂单元；

7）将所述端部废料混入步骤2）中泥料a中，回收利用。

2.根据权利要求1所述的蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，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所述的蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，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所述的蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中对端部为不规则形状的湿胚进行切割时，所采用的刀具为高速旋转的钼丝，钼丝直径为0.25~0.40mm，旋转速度为500~800rpm。

5.根据权利要求1所述的蜂窝状脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤6）的煅烧温度为600～620℃，煅烧时间为20~40h。