CN104226372A - 一种平板式脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板式脱硝催化剂，包括基材和催化剂，基材为不锈钢网，催化剂包括A组分、B组分和C组分,A组分包括二氧化钛和填料；B组分包括五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡、纤维材料、硬脂酸和偏钒酸铵；C组分包括三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素；本发明还公开了一种平板式脱硝催化剂的制备方法；本发明产品脱硝效率高，生产成本相对低廉，不但可防止飞灰堵塞，在抗磨损和抗中毒方面具有巨大的优势，而且特别适用于我国燃煤电厂煤种不稳定、燃煤烟气含尘量高的情况。

Description

一种平板式脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种平板式脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

燃煤电厂是二氧化氮的主要来源之一，占总排量的80%左右，燃烧烟气中去除氮氧化物的过程，防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。近年来，由于国内火电厂装机容量迅速增加，火电厂燃煤量从2000年的5.8X10⁸t上升到2007年的14X10⁸t，到2020年预计火电厂二氧化氮的排放量将超过1425X10⁴t，将对环境造成严重的危害。国家“十二五”期间加大了对二氧化氮的控制力度，环境保护部颁布并实施了《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）》，对二氧化氮排放量有了严格的限制，氮氧化物的控制已刻不容缓。

世界上比较主流的工艺分为：SCR和SNCR。其中，SCR技术中，催化剂是其核心部分，决定了SCR系统的脱硝效率和经济性，其建设成本占烟气脱硝工程成本的20%以上，运行成本占30%以上。近年来，美、日、德等发达国家不断投入大量人力、物力和资金，研究开发高效率、低成本的烟气脱硝催化剂，重视在催化剂专利技术、技术转让、生产许可过程中的知识产权保护工作；最初的催化剂是Pt-Rh和Pt等金属类催化剂，以氧化铝等整体式陶瓷做载体，具有活性较高和反应温度较低的特点，但是昂贵的价格限制了其在发电厂中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种平板式脱硝催化剂及其制备方法，本发明产品脱硝效率高，生产成本相对低廉，不但可防止飞灰堵塞，在抗磨损和抗中毒方面具有巨大的优势，而且特别适用于我国燃煤电厂煤种不稳定、燃煤烟气含尘量高的情况。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种平板式脱硝催化剂，其由催化剂均匀黏附在不锈钢网上压制成型，催化剂由A组分、B组分和C组分混合而成，各组分按质量份计如下：

A组分：

二氧化钛 55-59份

填料 2.2-2.4份

B组分：

五氧化二钒 23-25份

氯化钙 0.5-1份

钛化铵 0.1-0.3份

石蜡 0.15-0.25份

纤维材料 5-8份

硬脂酸 1-1.2份

偏钒酸铵 14-16份

C组分：

三氧化钨 15-23份

氧化钨 8-15份

氧化钼 7-11份

氧化铝 1-1.5份

氧化铜 0.8-1.2份

氧化镍 1.6-1.8份

稀土元素 2.5-4份。

以上技术方案中，各组分的质量份中，单份的质量都相同，即只需将各组分按规定的质量份混合在一起即可。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述稀土元素包括：5-9%的铈、11-15%的镨、8-12%钕、3-5%铒、18-22%镝，其余为镧；且二氧化钛为纳米级，其颗粒直径为20-80nm；填料为二氧化硅粉末或玻璃纤维；纤维材料为芳纶、木浆纤维或活性炭纤维的一种或任意混合物。

本发明采用二氧化钛和二氧化硅粉末或玻璃纤维构成基料，利用氧化硅粉末和玻璃纤维高强度高韧性的特点，提高基料的整体耐磨程度；以三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素等构成抗氧化、抗毒化辅助剂，可减少含碱金属或砷元素的杂质吸附在活性中心上，或是与活性中心起化学作用，从而变为影响催化剂性能的物质，使催化剂中毒失活；并且本发明产品以在五氧化二钒中添加氯化钙、钛化铵、石蜡以及纤维材料等作为活性剂，五氧化二钒为强氧化剂，在弱碱性条件下即可生成钒酸盐（VO^3-），活性极高，但极易分解并与其他物质产生反应，影响其化学性质，加入了氯化钙、钛化铵、石蜡以及纤维材料后，可在一定程度上使其化学性质稳定下来，减少其与其他杂质反应而造成的活性浪费，有助于催化剂相对较长时将的保持活性。

进一步的，

本发明提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用100-180份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在20-35℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌100-120min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

本发明提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用100份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在35℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌100min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

本发明提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用180份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在20℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌120min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

本发明提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用140份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在28℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌110min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

本发明的有益效果是：

本发明产品中加入纤维调料，不但提高了产品的抗磨损能力，增长使用寿命，而且，在防堵灰方面，对于一定的反应器截面，在相同的催化剂节距下，其通流面积最大可达到85%以上；同时，本产品中还加入了木浆纤维或活性炭纤维，增大了催化剂中的孔洞大小，增加了孔洞的数量，提高了催化剂的效率；且本产品的壁面夹角数量最少，同时抗中毒性能及抗二氧化硫氧化性也相对较强；同时本产品脱硝效率高，生产成本相对低廉，而且特别适用于我国燃煤电厂煤种不稳定、燃煤烟气含尘量高的情况。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供提供一种平板式脱硝催化剂，包括基材和催化剂，基材为不锈钢网，催化剂包括A组分、B组分和C组分,其成分按质量份计如下：

A组分：

二氧化钛 55份

填料 2.4份

B组分：

五氧化二钒 23份

氯化钙 1份

钛化铵 0.1份

石蜡 0.25份

纤维材料 5份

硬脂酸 1.2份

偏钒酸铵 14份

C组分：

三氧化钨 15份

氧化钨 15份

氧化钼 7份

氧化铝 1.5份

氧化铜 0.8份

氧化镍 1.8份

稀土元素 2.5份。

其中，稀土元素包括：5%的铈、15%的镨、8%钕、5%铒、18%镝，其余为镧；且二氧化钛为纳米级，其颗粒直径为20nm；填料为二氧化硅粉末；纤维材料为芳纶。

本实施例还提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用100份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在35℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀，

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌100min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

实施例2

本实施例提供提供一种平板式脱硝催化剂，包括基材和催化剂，基材为不锈钢网，催化剂包括A组分、B组分和C组分,其成分按质量份计如下：

A组分：

二氧化钛 59份

填料 2.2份

B组分：

五氧化二钒 25份

氯化钙 0.5份

钛化铵 0.3份

石蜡 0.15份

纤维材料 8份

硬脂酸 1份

偏钒酸铵 16份

C组分：

三氧化钨 23份

氧化钨 8份

氧化钼 11份

氧化铝 1份

氧化铜 1.2份

氧化镍 1.6份

稀土元素 4份。

其中，稀土元素包括：9%的铈、11%的镨、12%钕、3%铒、22%镝，其余为镧；且二氧化钛为纳米级，其颗粒直径为80nm；填料为玻璃纤维；纤维材料为木浆纤维。

本实施例还提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用180份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在20℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀，

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌120min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

实施例3

本实施例提供提供一种平板式脱硝催化剂，包括基材和催化剂，基材为不锈钢网，催化剂包括A组分、B组分和C组分,其成分按质量份计如下：

A组分：

二氧化钛 57份

填料 2.3份

B组分：

五氧化二钒 24份

氯化钙 0.8份

钛化铵 0.2份

石蜡 0.2份

纤维材料 6份

硬脂酸 1.1份

偏钒酸铵 15份

C组分：

三氧化钨 19份

氧化钨 12份

氧化钼 10份

氧化铝 1.2份

氧化铜 1份

氧化镍 1.7份

稀土元素 3.2份。

其中，稀土元素包括：7%的铈、13%的镨、10%钕、4%铒、20%镝，其余为镧；且二氧化钛为纳米级，其颗粒直径为45nm；填料为二氧化硅粉末；活性炭纤维。

本实施例还提供一种平板式脱硝催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用140份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在28℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀，

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌110min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种平板式脱硝催化剂，其由催化剂均匀黏附在不锈钢网上压制成型，其特征在于，所述催化剂由A组分、B组分和C组分混合而成,各组分按质量份计如下：

A组分：

二氧化钛 55-59份

填料 2.2-2.4份

B组分：

五氧化二钒 23-25份

氯化钙 0.5-1份

钛化铵 0.1-0.3份

石蜡 0.15-0.25份

纤维材料 5-8份

硬脂酸 1-1.2份

偏钒酸铵 14-16份

C组分：

三氧化钨 15-23份

氧化钨 8-15份

氧化钼 7-11份

氧化铝 1-1.5份

氧化铜 0.8-1.2份

氧化镍 1.6-1.8份

稀土元素 2.5-4份。

2.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，所述稀土元素包括：5-9%的铈、11-15%的镨、8-12%钕、3-5%铒、18-22%镝，其余为镧。

3.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，所述二氧化钛为纳米级，其颗粒直径为20-80nm。

4.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，所述填料为二氧化硅粉末或玻璃纤维。

5.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，所述纤维材料为芳纶、木浆纤维或活性炭纤维的一种或任意混合物。

6.一种平板式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用100-180份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在20-35℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌100-120min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

7.根据权利要求6所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用100份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在35℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌100min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

8.根据权利要求6所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用180份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在20℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌120min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。

9.根据权利要求6所述的平板式脱硝催化剂，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤（一）：用140份的氨水溶解偏钒酸铵和硬脂酸，在28℃条件下，均匀搅拌至充分溶解；

步骤（二）：将步骤（一）得到的溶液中加入五氧化二钒、氯化钙、钛化铵、石蜡和纤维材料，混合搅拌均匀；

步骤（三）：将步骤（二）得到的混合物中加入二氧化钛和填料，充分混合，搅拌110min至均匀；

步骤（四）：将步骤（三）得到的混合物中加入三氧化钨、氧化钨、氧化钼、氧化铝、氧化铜、氧化镍和稀土元素，充分混合，搅拌至均匀；

步骤（五）：将步骤（四）得到的混合物均匀黏附在不锈钢网上压制成型，并裁减切割成大小适当的催化剂板；

步骤（六）：将步骤（五）得到的催化剂板组装成催化剂模块，并在315℃下锻烧10小时，得到成品。