CN104741113B - 一种低成本的脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本的脱硝催化剂及其制备方法，其特征在于，所述催化剂按重量份组成如下：二氧化钛50‑70份，二氧化硅0.4‑0.6份，五氧化二钒0.3‑0.5份，三氧化钨2‑4份，催化剂浆料15‑30份，偏矾酸铵溶液0.1‑0.2份，去离子水10‑20份，成型助剂聚乙烯醇0.1‑0.5份，成型助剂活性炭0.15‑0.4份；所述催化剂浆料为不合格催化剂研磨成粉末和去离子水、羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶进行充分混合后二次研磨，再经微孔过滤膜过滤得到。本发明方法的浆料是在催化剂生产过程中，将不能回收利用的废弃催化剂研磨成浆料，按比例添加到催化剂混料中，运用到整体挤出成型的催化剂制作中，有效降低成本，与现有催化剂制备相比，本发明钛钨粉用量降低10‑20％，有效降低产品成本10％‑20％。

Description

一种低成本的脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂领域，尤其涉及一种低成本的脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_X，包括NO、NO₂等化合物)已经成为大气中的主要污染物之一。在大气污染中，城市氮氧化物污染呈上升趋势，国内各主要大城市表现更加突出。目前，大气雾霾严重，随着国家对环保越来越重视，特别对大气污染物的关注，未来将有更多的火电厂将进行烟气脱硝处理。

选择性催化还原脱氮(SCR)是目前应用最广泛、效率最高、技术最成熟的脱硝技术，其重点为脱硝催化剂。SCR的主要原理指在催化剂的作用下，燃煤锅炉排放烟气中的NO_X污染物，利用还原剂(无水氨、氨水或尿素)“有选择性”地与烟气中的NO_X反应，生成无害的N₂和H₂O，从而去除烟气中的NO_X。催化剂是SCR技术的核心部分，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40％-60％以上。

现有技术中，例如发明专利201110115884公开了一种脱硝催化剂的制备方法包括组分为40-45重量份纳米二氧化钛、6-8重量份的纳米二氧化硅等，其组分主要是以锐钛矿结构的TiO₂为载体的钒钛基催化剂，以TiO₂－V₂O₅－WO₃为主要成份。但是钒、钨等重金属价格昂贵，造成脱硝催化剂的成本居高不下，其中V₂O₅是主要的活性组分，WO₃增强催化剂活性和热稳定性，其成分具有不可替代性。TiO₂是载体，钒的氧化物在锐钛矿结构的TiO₂表面有很大的分散度。为降低生产成本，考虑寻求载体TiO₂的替代成份。

同时，在脱硝催化剂的生产过程中，产品在端面切割时会产生废弃料。经过煅烧过后的废弃料，废弃料的性能发生改变，现有方法处理的废弃料杂质难以控制，且在催化剂混炼过程中，容易呈颗粒状团聚，导致分布不均匀，将直接影响催化剂成品的质量。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本的脱硝催化剂，所述脱硝催化剂添加了用废弃催化剂制成的催化剂浆料，用以解决现有脱硝催化剂 的生产成本较高，同时解决生产过程中产生的废弃催化剂，不会造成环境污染。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种低成本的脱硝催化剂，其特点在于，所述催化剂按重量份组成如下：

所述催化剂浆料为废弃催化剂研磨成粉末和去离子水、羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶进行充分混合后二次研磨，然后经微孔过滤膜过滤得到，所述废弃催化剂与羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶的用量比为150-300：0.5-1：3-6:1-1.5；所述催化剂浆料的粒度分布是：D50为1-8um、D90为10-30um；所述催化剂浆料的含水率为40-70％。

一种如上所述低成本的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将生产过程产生的废弃催化剂直接加入球磨机进行研磨，研磨时间1-6h；当所述废弃催化剂研磨成粉末后，加入去离子水，将催化剂粉末和去离子水充分混合，同时加入羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶，然后进行二次球磨，研磨时间0.5h-2h，制成催化剂浆料；所述催化剂浆料的成份要求：

2)在混料机中，分别加入二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钒、三氧化钨、成型助剂聚乙烯醇、催化剂浆料，再加入去离子水搅拌混合，进行高速顺时针运转120min；继续添加偏钒酸铵溶液，进行高速顺时针运转10min；

3)向混料机中添加成型助剂活性炭，高速逆时针运转40min后，得到混合物料；

4)将混合后的物料经过陈腐、挤出、干燥、煅烧环节后，得到添加催化剂浆料成份的脱硝催化剂产品。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法的浆料是在催化剂生产过程中，将不能回收利用的废弃催化剂研磨成浆料，按比例添加到催化剂混料中，运用到整体挤出成型的催化剂制作中，有效降低成本，与现有催化剂制备相比，本发明钛钨粉用量降低10-20％，有效降低产品成本10％-20％。

2、本发明通过控制催化剂浆料Si、Al比例提高了蜂窝催化剂的耐磨损强度，催化剂耐磨损使用寿命长，可再生，降低成本。

3、本发明将废弃催化剂研磨成浆料，通过微孔过滤膜过滤使催化剂浆料的粒度分布在：D50为1-8um、D90为10-30um，一方面易于剔除废弃催化剂的颗粒状杂质，另一方面浆料具有更好分散性，在后续的混料过程中更易与其他成份混合均匀，保证催化剂质量。

4、生产过程中的废弃脱硝催化剂属于有害固废，随意倾倒将污染环境，本发明解决了企业的废弃脱硝催化剂处理难的问题。

5、本发明的产品与无添加催化剂浆料的产品相比，在产品成份、比表面积基本相近，在抗压强度、脱硝效率、活性等性能指标甚至优于无添加浆料的产品。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

脱硝催化剂，按重量份组成如下：

制备方法如下：

1、将废弃催化剂直接加入球磨机投料口，对废弃催化剂进行研磨，研磨时间4h；

当催化剂研磨成粉末时，通过进水管加入去离子水，将催化剂粉末和去离子水充分混合，对粉末进行湿润和分散，同时加入分散剂羟丙基甲基纤维素、硅溶胶(SiO2质量分数20-30％)、铝溶胶(Al2O3质量分数15-30％)后进行二次球磨，研磨时间1h，制成催化剂浆料。

其中废弃催化剂与羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶的用量为：废弃催化剂150-300份；羟丙基甲基纤维素0.5-1份，硅溶胶3-6份，铝溶胶1-1.5份；去离子水60-210份；

二次研磨后经180目微孔过滤膜过滤使催化剂浆料的粒度分布为：D50为1-8um、D90为10-30um；催化剂浆料的含水率为40-70％。D50是指样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径，D90是指样品的累计粒度分布百分数达到90％时所对应的粒径。

2、在混料机中，分别加入二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钒、三氧化钨、成型助剂聚乙烯醇、催化剂浆料，再加入去离子水搅拌混合，进行高速顺时针运转120min。向混料机中添加已经制好的偏钒酸铵溶液(质量分数0.1-0.5％)，进行高速顺时针运转10min。

3、向混料机中添加去离子水，进行高速顺时针运转10min，向混料机中添加成型助剂2，高速逆时针运转40min后，得到混合物料。

4、混合后的物料经过陈腐、挤出、干燥、煅烧等环节后，得到添加催化剂浆料成份的脱硝催化剂产品。

以上步骤2、4中两次加入的去离子水，其使用质量比为4-5：1。

实施例2

按以下配方制备低成本的脱硝催化剂：

将以上原料经过混料机混合后，再经过挤出、干燥、煅烧等环节，制成为添加15％浆料的脱硝催化剂，

将上述的脱硝催化剂产品进行性能测试，和不添加浆料的脱硝催化剂产品进行对比，结果表明：

表1脱硝催化剂成份检测数据

表2脱硝催化剂物理性能指标

表3脱硝催化剂化学性能指标

由表1成分检测结果可知，添加浆料产品的二氧化钛(TiO₂)、三氧化钨(WO₃)和五氧化二钒(V₂O₅)的含量与不添加浆料的产品基本相近，说明添加浆料对产品的主要成分含量无影响。

由表2物理性能结果可知，添加浆料的产品总体上比无添加浆料的产品抗压强度要高，两者比表面积相差不大。所以添加浆料可增加产品的抗压强度，同时对产品的比表面积无影响。

由表3化学性能结果可知，添加浆料的产品在脱硝效率、氨逃逸率、活性指标上，和无添加浆料的产品基本相同，甚至优于无添加浆料的产品。

Claims (1)

1.一种低成本的脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂按重量份组成如下：

二氧化钛(TiO₂) 65份

二氧化硅(SiO₂) 0.5份

五氧化二钒(V₂O₅) 0.3份

三氧化钨(WO₃) 2.3份

催化剂浆料 15份

偏矾酸铵溶液 0.2份

去离子水 16份

成型助剂聚乙烯醇 0.4份

成型助剂活性炭 0.3份；

所述催化剂浆料为不合格催化剂研磨成粉末和去离子水、羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶进行充分混合后二次研磨，再经微孔过滤膜过滤得到，所述不合格催化剂与羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶的重量比为150-300：0.5-1：3-6:1-1.5；所述催化剂浆料的粒度分布是：D50为1-8um、D90为10-30um；所述催化剂浆料的含水率为40-70％；

所述D50是指催化剂浆料的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径，D90是指催化剂浆料的累计粒度分布百分数达到90％时所对应的粒径；

所述催化剂制备方法如下：

1)将生产过程产生的不合格催化剂直接加入球磨机进行研磨，研磨时间1-6h；当所述不合格催化剂研磨成粉末后，加入去离子水，将催化剂粉末和去离子水充分混合，同时加入羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶，然后进行二次球磨，研磨时间0.5h-2h，制成催化剂浆料；

2)在混料机中，分别加入二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钒、三氧化钨、成型助剂聚乙烯醇、催化剂浆料，再加入去离子水搅拌混合，进行高速顺时针运转120min；继续添加偏钒酸铵溶液，进行高速顺时针运转10min；

3)向混料机中添加成型助剂活性炭，高速逆时针运转40min后，得到混合物料；

4)将混合后的物料经过陈腐、挤出、干燥、煅烧环节后，得到添加催化剂浆料成份的脱硝催化剂产品。