CN103877970A - 一种蜂窝状废气脱硝催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蜂窝状废气脱硝催化剂，该蜂窝状废气脱硝催化剂包括以下重量份的各种组分：二氧化钛粉70-85份；三氧化钨4-10份；五氧化二钒1-3份；二氧化硅1-5份；玻璃纤维3-8份；硬脂酸0.1-1份；高分子聚合物纤维0.1-1份；氨基纤维素0.1-1份。各种原料按照重量份数及先后顺序混合，泥料经陈腐、挤出成型、干燥、烧成，切割，包装为催化剂成品。该催化剂加入了高分子聚合物纤维及氨基纤维素，提高了催化剂的成品率，降低了催化剂原料成本，提高了催化剂抗失活性能。

Description

一种蜂窝状废气脱硝催化剂
技术领域
本发明涉及一种蜂窝状废气脱硝催化剂，属于催化剂领域。
背景技术
氮氧化物是大气中主要的污染物之一，空气中氮氧化物会造成酸雨、光化学烟雾等多种危害，随着社会与城市的发展，氮氧化物的排放已经逐步抵消了多年来国家对SO2治理的效果，尤其是2012年以后，大量城市出现了多次的雾霾现象，而氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，氮氧化物的增多会使空气中PM2.5的含量大幅增加。
国家“十二五”规划已明确将氮氧化物总量控制纳入环境治理重点，并作为约束性考核指标，要求每年氮氧化物排放总量减少10%。同时出台了一系列氮氧化物控制规范，在火电厂，水泥窑炉等各个领域规定了严格的氮氧化物排放标准。
目前脱除氮氧化物最成熟有效的技术为选择性氧化还原方法，蜂窝状的脱硝催化剂是目前应用最广泛，用量最大的一种选择性氮氧化物脱除催化剂，经过几年国内脱硝市场的发展，目前国内外商用蜂窝脱硝催化剂厂家已经有几十家，催化剂生产技术也慢慢向国外品牌接近。但是国内催化剂一直存在生产效率低、成品率低、强度不够以及抗失活能力不强等不足。
申请号为201110374711.1的中国发明专利申请公开了一种催化剂，加入木棉浆以提高催化剂的强度，增强了催化剂的使用寿命。但是木棉浆的加入容易造成蜂窝体挤出时的断线断孔，对催化剂模具的磨损也很严重，同时，大部分木棉浆在泥料前期处理过程中都被过滤掉了，真正起作用的很少，造成了资源的浪费，降低了催化剂的生产效率。
申请号为201210051993的中国发明专利请公开了一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体及其制备方法，该蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的原料的质量百分比组成为：钛白粉4-60％，白粘土1-10％，偏钒酸铵0.1-1％，偏钨酸铵1-8％，草酸铌0.1-3％，乳酸水溶液0.5-3％，草酸水溶液1-5％，去离子水25-35％，陶瓷纤维1-10％，绒毛浆0.1-3％，硬脂酸0.1-1％，羟丙基甲基纤维素0.1-1％，甘油1-5％。
现有技术中很多的蜂窝脱硝专利都提到以甲基纤维素或者羟丙基甲基纤维素等为粘合剂和保水剂，但是上述两种纤维素需加入量多，但是加入量多了，在干燥和烧成过程中会造成坯体开裂现象，降低成品率。
发明内容
为解决现有技术中存在的生产效率低，干燥、烧成成品率低，进一步提高催化剂的抗失活性能，本发明提供了一种提高生产成品率，降低干燥、烧成开裂、降低粘结剂用量同时抗失活能力强的蜂窝状废气脱硝催化剂。
本发明所述的蜂窝状废气脱硝催化剂的技术方案如下：
一种蜂窝状废气脱硝催化剂，该催化剂由以下重量份数的各种组分混合加工而成：
二氧化钛粉：70-85份；
三氧化钨：4-10份；
五氧化二钒：1-3份；
二氧化硅：1-5份；
玻璃纤维：3-8份；
硬脂酸：0.1-1份；
高分子聚合物纤维：0.1-1份；
氨基纤维素：0.1-1份。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述二氧化硅以二氧化硅含量为20-25%的纳米态硅溶胶的形式加入。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述的玻璃纤维为直径6-9微米，长度在1-3毫米的低碱、高强度、高分散性玻璃纤维。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述高分子聚合物纤维具有中空结构；优选为科丝力纤维有限公司生产的RP-CHOP纤维。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述的氨基纤维素的重量份数为0.2-0.5份。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述各种原料，将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水混合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
本发明所述的蜂窝状废气脱硝催化剂，其优点在于：
首先，以RP-CHOP纤维代替多数催化剂生产厂家采用的木棉浆，该种纤维为一种高分子聚合物纤维，具有中空结构，其纤维单丝在于催化剂基料混合后能顺利通过催化剂挤出模具，不会造成堵孔断线，减少催化剂裂纹及变形的产生，对催化剂的磨损也很小，同时，这种催化剂单丝能够均匀的分布在催化剂基体中，在催化剂挤出成型过程中起到支撑作用，减少干燥过程的开裂；烧成过程中这种中空纤维基体可以形成大量微孔，有助于水分及有机物挥发，防止煅烧过程中坯体发生开裂和脆化，纤维燃尽后形成的微孔不同于催化剂其他添加剂形成的微孔，从而使催化剂具有双微孔结构，提高了催化剂的脱硝效率及对碱金属、砷氧化物等的抗失活能力。
其次，通过以氨基纤维素代替传统纤维素，使起粘结作用的纤维素用量由3-5%降低至0.1-0.5%，减少了有机挥发物质的用量，在烧成过程中减少了有机物燃尽时对坯体的冲击作用，进一步提高了烧成成品率。由于相比于普通纤维素，氨基纤维维素的用量减少了50-80%，而该种纤维素的价格与普通纤维素价格几乎无差别，大大降低了产品的生产成本。
另外，该种氨基纤维素耐受温度高，非常适于该种蜂窝催化剂在近乎100℃混料捏合的工艺特性，其粘结作用不会因为过高的温度而失效，且具有更强的保水性能，防止蜂窝体在挤出过程中的开裂现象。
具体实施方式
为了使本发明中所述技术方案更加便于理解，下面结合具体实施例对本发明中所述的脱硝催化剂及其制备方法做进一步说明。
实施例1
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：83份；
三氧化钨：8份；
五氧化二钒：1.5份；
二氧化硅：1.5份；
玻璃纤维：6份；
硬脂酸：1份；
RP-CHOP纤维：0.5份；
氨基纤维素：0.3份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
实施例2
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：84份；
三氧化钨：5份；
五氧化二钒：1份；
二氧化硅：5份；
玻璃纤维：5份；
硬脂酸：0.5份；
RP-CHOP纤维：1份；
氨基纤维素：0.5份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
实施例3
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：80份；
三氧化钨：8份；
五氧化二钒：2份；
二氧化硅：5份；
玻璃纤维：5份；
硬脂酸：1份；
RP-CHOP纤维：0.5份；
氨基纤维素：0.5份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
为考察RP-CHOP纤维对蜂窝脱硝催化剂各项性能的影响，制作如下比较例进行对比。
比较例 1
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：80.5份；
三氧化钨：8份；
五氧化二钒：2份；
二氧化硅：5份；
玻璃纤维：5份；
硬脂酸：1份；
氨基纤维素：0.3份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
比较例2
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：80份；
三氧化钨：8份；
五氧化二钒：2份；
二氧化硅：5份；
玻璃纤维：5份；
硬脂酸：1份；
木浆棉：0.5份；
氨基纤维素：0.3份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
比较例3
按照下述配比称取各种组分：
二氧化钛粉：80份；
三氧化钨：8份；
五氧化二钒：2份；
二氧化硅：5份；
玻璃纤维：5份；
硬脂酸：1份；
木浆棉：0.5份；
羟丙基甲级纤维素：0.3份。
将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水很合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
分别统计各实施例及比较例在预挤出、干燥、烧成的相关情况列于下表。
Figure 908001DEST_PATH_IMAGE001
从上述统计可以看出，本发明的蜂窝脱硝催化剂，添加RP-CHOP纤维及氨基纤维素，提高了生产效率和各个环节的成品率，添加普通纤维素的添加量必须要大，否则会严重影响蜂窝体的挤出成形性能。
为进一步考察本发明中各种样品的脱硝效果及长期抗灰抗失活效果，本发明设计了一个模拟实际电厂工况的脱硝测试平台，烟气来源于低温层燃式锅炉，各种烟气成分含量：
NOx：250-300mg/Nm3
SO2：400-500mg/Nm3
以平流泵向烟道中注入氨水溶液，模块选取150×150×300mm模块，烟气温度350-370℃，空速5000/h。
脱硝效果如下表：
Figure 12092DEST_PATH_IMAGE002
上述脱硝数据表明，加入RP-CHOP纤维，提高了催化剂活性，增强了催化剂在长期使用过程中的抗失活能力，其长期脱硝效果比常规的蜂窝脱硝催化剂还要高。
以上实施例显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，而不是以任何方式限制本发明的范围，在不脱离本发明范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种蜂窝状废气脱硝催化剂，该催化剂由以下重量份数的各种组分混合加工而成：
二氧化钛粉：70-85份；
三氧化钨：4-10份；
五氧化二钒：1-3份；
二氧化硅：1-5份；
玻璃纤维：3-8份；
硬脂酸：0.1-1份；
高分子聚合物纤维：0.1-1份；
氨基纤维素：0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述二氧化硅以二氧化硅含量为20-25%的纳米态硅溶胶的形式加入。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的玻璃纤维为直径6-9微米，长度在1-3毫米的低碱、高强度、高分散性玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述高分子聚合物纤维具有中空结构。
5.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，所述高分子聚合物纤维为科丝力纤维有限公司生产的RP-CHOP纤维。
6.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的氨基纤维素的重量份数为0.2-0.5份。
7.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述各种原料，将二氧化硅之外的粉料先混合均匀，然后将二氧化硅溶胶与水混合均匀后，与各种粉料混合，泥料经陈腐、挤出、干燥、烧成、切割、包装，得到蜂窝状废气催化剂成品。
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