CN104128210B - 一种蜂窝scr脱硝催化剂单元硬化液及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液，包括以下组分，按重量份为:水20～40重量份；硫酸铝10重量份；有机酸适量；其中，有机酸为草酸或柠檬酸，有机酸与硫酸铝的摩尔比为4:1～1:4。本发明还公开了该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法。本发明采用有机酸与硫酸铝作为硬化液，两者可以形成络合物，络合物可在催化剂内部分布均匀，提高催化剂的抗磨损强度，磨损率可以降低30～80％，可避免烟气的高温和高尘的影响，避免磨损和坍塌现象，延长催化剂寿命。而且煅烧后可以在蜂窝SCR脱硝催化剂顶端覆盖一层致密的氧化铝，不会使催化剂中毒，因此不会影响催化剂本身的活性。

Description

一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液及其使用方法
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，涉及一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液，还涉及该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法。
背景技术
氮氧化物(NOX)是主要的大气污染物之一，包括NO、NO2等多种氮的氧化物，对人体健康和动植物生存都会造成一定的伤害，如形成酸雨、光化学烟雾等，而且还会产生多种二次污染。在环保意识和要求越来越强烈的今天，如何除去氮氧化物的排放，成为越来越急迫的问题。目前，我国的氮氧化物主要从煤燃烧和工业烟雾排放产生，传统蜂窝脱硝催化剂组分为V、W/TiO2，可以脱除烟气中的氮氧化物，然而传统脱硝催化剂模块顶端在高温、高尘的烟气条件下，容易发生磨损、坍塌现象，从而导致整个脱硝催化剂的活性、寿命下降。因此，需要在顶端使用硬化液，提高催化剂的抗磨损强度。
申请号为200810147802.X的中国发明专利申请公开了一种选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制造方法，其中硬化液为铝盐溶液，通过简单浸渍，风吹，煅烧，在催化剂表面生成氧化铝层，提高催化剂的抗磨损强度，但是铝盐通过浸渍覆盖在催化剂的表面量很少，从而提高的抗磨损强度有限。
申请号为201310243987.5的中国发明专利申请公开了一种SCR脱硝催化剂模块硬化液，2～5％的氢氧化铝、6～20％的磷酸和1～5％的活性成分，余量为水，该硬化液虽然可以提高催化剂顶端的抗磨损强度，但其煅烧生成氧化铝会阻挡选择性催化还原的进行，同时磷酸煅烧生成的P2O5会使催化剂中毒，导致催化剂活性降低，负面影响较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提高脱硝催化剂模块顶端的强度，避免磨损和坍塌现象的发生，同时不会影响催化剂本身的活性，提供一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液。
本发明的另一目的是提供该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液，包括以下组分，按重量份为：
水20～40重量份；
硫酸铝10重量份；
有机酸适量；
其中，有机酸为草酸或柠檬酸，有机酸与硫酸铝的摩尔比为4:1～1:4。
本发明采用有机酸与硫酸铝作为硬化液，两者可以形成络合物，络合物可在催化剂内部分布均匀，提高催化剂的抗磨损强度，而且煅烧后可以在蜂窝SCR脱硝催化剂顶端覆盖一层致密的氧化铝，不会使催化剂中毒，因此不会影响催化剂本身的活性。水、硫酸铝重量比为2:1～4:1，优化为2:1～3:1，最佳为2:1。
优选的，有机酸与硫酸铝的摩尔比为1:1。两者形成的络合物更加稳定，有利于增加蜂窝SCR脱硝催化剂顶端覆盖的氧化铝的致密性。
该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法为：将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。在低温蜂窝SCR脱硝催化剂领域，催化剂的起活温度在80～120℃之间，一般将催化剂床层布置于除尘器之后。该环境下粉尘的影响相对较小，但水分在低温下析出并附着于催化剂表面，会引起催化剂软化破损，尤其是催化剂顶端，伴随着烟气的高速冲刷，催化剂的顶端破损尤为明显，极大地制约了催化剂的使用寿命。本发明将催化剂浸泡硬化液的温度恒定在40～70℃，使催化剂未达到活性的情况下，又能使有机酸与硫酸铝形成的络合物在催化剂内部分布更加均匀，特别是该温度下催化剂表面的一些可溶性杂质可以得到溶解，清洁催化剂内部的微孔，而且保持温度恒定不容易产生新的杂质，有利于催化剂顶端的硬化增强，可避免烟气的高温和高尘的影响，避免磨损和坍塌现象，延长催化剂的使用寿命。
优选的，该种硬化液的使用方法为：先将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在pH值为2～4的盐酸或硝酸中，边浸泡边轻微晃动催化剂，10～25秒后取出催化剂，用压缩空气吹扫，然后再将催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。在使用硬化液浸泡之前，先采用盐酸或硝酸浸泡，可以洗掉催化剂表面的一些不易溶解水但是能溶于酸的杂质，但是不宜采用浓硫酸或其他无机酸，因为浓硫酸或其他无机酸会对催化剂本身造成破坏，使得催化剂失去活性，而盐酸或硝酸不会对催化剂本身造成影响，可以有效清洁催化剂内部的微孔，有利于催化剂顶端的硬化增强。
与现有技术相比，本发明的优点是：采用有机酸与硫酸铝作为硬化液，两者可以形成络合物，络合物可在催化剂内部分布均匀，提高催化剂的抗磨损强度，磨损率可以降低30～80％，可避免烟气的高温和高尘的影响，避免磨损和坍塌现象，延长催化剂寿命。而且煅烧后可以在蜂窝SCR脱硝催化剂顶端覆盖一层致密的氧化铝，不会使催化剂中毒，因此不会影响催化剂本身的活性。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
具体实施方式
本发明一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液实施例1，包括以下组分，各组分按重量份为：
水40重量份；
硫酸铝10重量份；
草酸适量；
其中，草酸与硫酸铝的摩尔比为4:1。将上述各组分按配比混合均匀即得到硬化液。
该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法为：将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。
本发明一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液实施例2，包括以下组分，各组分按重量份为：
水30重量份；
硫酸铝10重量份；
柠檬酸适量；
其中，柠檬酸与硫酸铝的摩尔比为1:4。
该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法与实施例1相同。
本发明一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液实施例3，包括以下组分，各组分按重量份为：
水20重量份；
硫酸铝10重量份；
草酸适量；
其中，草酸与硫酸铝的摩尔比为1:2。
该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法为：先将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在pH值为2～4的盐酸或硝酸中，边浸泡边轻微晃动催化剂，10～25秒后取出催化剂，用压缩空气吹扫，然后再将催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。
本发明一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液实施例4，包括以下组分，各组分按重量份为：
水23重量份；
硫酸铝10重量份；
柠檬酸适量；
其中，柠檬酸与硫酸铝的摩尔比为1:1。
该种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法与实施例3相同。
对实施例1～4得到的蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液按照相应的使用方法对蜂窝SCR脱硝催化剂进行浸泡硬化，并对经过硬化的蜂窝SCR脱硝催化剂顶端的磨损深度和重量损失进行检测，同时与现有技术对比例进行比较，检测结果如表1所示。
具体检测方法为：将经过硬化的蜂窝SCR脱硝催化剂放置在含有粉尘的压缩空气试验装置中进行粉尘冲刷加速磨损试验，压缩空气流速为40m/s，粉尘含量为73.9g/m3，绝对湿度为10g/m3，冲刷时间为4h，相当于催化剂在实际烟气处理装置情况下26280h(三年)的冲刷时间。试验结束后使用电子数显卡尺测量催化剂顶端的磨损深度。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
磨损深度(mm) 0.87 0.76 0.53 0.48 1.58
重量损失(％) 3.93 4.15 3.66 3.40 6.85
测试结果表明，本发明实施例1～4得到的蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液均明显比现有技术性能优异，经过硬化的蜂窝SCR脱硝催化剂顶端的磨损深度和重量损失明显比现有技术低，说明催化剂的抗磨损强度大大增强，磨损率可以降低30～80％，可避免烟气的高温和高尘的影响，避免磨损和坍塌现象，延长催化剂寿命。而且实施例3、4是先采用盐酸或硝酸浸泡催化剂顶端再用硬化液浸泡，从表中数据可见效果更佳，而实施例4中水和硫酸铝的重量比为23:10、有机酸和硫酸铝的摩尔比为1:1时，硬化效果更有进一步突破，是较为理想的配比。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液，其特征在于：包括以下组分，各组分按重量份为：
水20～40重量份；
硫酸铝10重量份；
有机酸适量；
其中，有机酸为草酸或柠檬酸，有机酸与硫酸铝的摩尔比为4:1～1:4。
2.如权利要求1所述的一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液，其特征在于：有机酸与硫酸铝的摩尔比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法，其特征在于：将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。
4.如权利要求3所述的一种蜂窝SCR脱硝催化剂单元硬化液的使用方法，其特征在于：先将蜂窝SCR脱硝催化剂顶端浸泡在pH值为2～4的盐酸或硝酸中，边浸泡边轻微晃动催化剂，10～25秒后取出催化剂，用压缩空气吹扫，然后再将催化剂顶端浸泡在硬化液中，加热至40～70℃并保持温度恒定，5～25秒后取出，晾干，煅烧，得到顶端增强的蜂窝SCR脱硝催化剂。
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