CN104815700B - 具有协同脱汞抗磨损的增强液及其应用 - Google Patents

具有协同脱汞抗磨损的增强液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有协同脱汞抗磨损的增强液及其应用，增强液的组分按重量百分数计为：四氯化硅或硅溶胶3~5%，三氯化钒0.1~2%，氯化亚铜0.1~1%，氯化亚铁0.1~2%，氯化亚锡0.1~1%，去离子水90~94.6%；制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂的一端浸入至增强液中2~5min后进行室温固化，然后再干燥箱中干燥1~3h。本发明制备的增强液能够使催化剂端部在脱硝反应器中的抗磨损性能增强，进而能够提高催化剂的使用寿命和强度，相同条件下催化剂汞氧化效率提高了10~25%，磨损失重率能够降低10~20%。

Description

具有协同脱汞抗磨损的增强液及其应用
技术领域
本发明涉及一种协同脱汞抗磨损的增强液及其应用，属于催化剂制备技术领域。
背景技术
煤燃烧是大气汞污染的主要来源，电厂是第一大汞污染源。中国原煤中汞含量在0.1～5.5mg/kg，平均为0.22mg/kg，高于世界平均水平约0.09mg/kg。在煤炭的燃烧过程中，Hg以颗粒态汞、气态二价汞(Hg2+)和单质汞(Hg0)的形式排放到大气中，并可长时间在大气中停留，造成汞污染。特别是单质汞是环境保护急需解决的环保问题之一。2011年2月发布《重金属污染综合防治“十二五”规划》要求，到2015年，“重点区域”铅、汞、铬、镉和砷等重金属污染物的排放量比2007年减少15％。2011年7月发布的GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》，首次增加重金属汞的排放标准，要求自2015年1月1日起，燃烧锅炉对Hg及其化合物规定了排放限值。规定燃煤电厂汞及其化合物排放限值为0.03mg/m3。
目前在众多燃煤烟气脱汞技术中，利用选择性催化剂还原(SCR)催化剂催化氧化单质汞为二价汞。研究汞氧化催化剂主要有：钒系、铁系、铜系、锰系和铈系、贵金属等，但是都要另外额外加入一定量的HCl，增加了运行成本和工程量。而且还影响脱硝活性。如：kamata(Industrial&Engineering Chemistry research,2008,47(21)：8136～8141)等研究的V2O5-WO3/TiO2脱汞性能，发现钒系催化剂汞的氧化对烟气中的HCl具有较强依赖性，在HCl浓度为4.5mmol/m3时汞氧化效率最高。中国专利CN103480371A公开了一种利用钌组分与钛基催化剂混合脱硝脱汞，但钌价格昂贵，又易污染环境，不适合工业化生产。
因此有必要提供一种在脱硝同时脱汞的催化剂，并且可以增强催化剂的抗磨损强度，增加催化剂的使用寿命，而且不需要在烟气中添加HCl，降低运行费用和安装成本，并在燃煤烟气都可以适用，工业化简单。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有催化剂进行燃煤烟气脱汞时需要添加较高的HCl浓度或是采用钌价格较为昂贵，且使用寿命较短的问题，提供了一种能够增强催化剂的抗磨损强度，增加催化剂的使用寿命，而且不需要在烟气中添加HCl的具有协同脱汞抗磨损的增强液。
本发明采用如下技术方案：一种具有协同脱汞抗磨损的增强液，包括如下组分按重量百分数计为：四氯化硅或硅溶胶3～5％，三氯化钒0.1～2％，氯化亚铜0.1～1％，氯化亚铁0.1～2％，氯化亚锡0.1～1％，去离子水90～94.6％。
进一步的，所述硅溶胶中二氧化硅的质量百分浓度为20～40％，硅溶胶的pH值大小为2～4。
具有协同脱汞抗磨损的增强液的应用，包括如下步骤：
(1)将增强液搅拌均匀，将制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂的一端浸渍于增强液中，浸渍时间为2～5min，取出后进行室温固化，固化时间为3～6h；
(2)将浸渍有增强液的蜂窝式SCR脱硝催化剂置于干燥箱中，干燥箱中温度为80～100℃，干燥时间为1～3h。
进一步的，所述步骤(1)中蜂窝式SCR脱硝催化剂浸入增强液的长度为15～20cm
本发明制备的增强液能够使催化剂端部在脱硝反应器中的抗磨损性能增强，进而能够提高催化剂的使用寿命和强度，相同条件下催化剂汞氧化效率提高了10～25％，磨损失重率可以降低10～20％。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
准确称取四氯化硅1g，三氯化钒2g，氯化亚铜1g，氯化亚铁2g，氯化亚锡1g，然后加入93g去离子水在搅拌下混合形成均匀增强液。
取两根相同批次的蜂窝式SCR脱硝催化剂单体，分别标记为第一催化剂单体和第二催化剂单体，其中第一催化剂单体不处理，第二催化剂单体距离端部15cm处采用增强液进行浸渍2min，然后室温固化3h，将第二催化剂单体在80℃干燥箱中干燥3h，使得增强液和催化剂结合形成脱汞和增强组分。
然后将第一催化剂单体和第二催化剂单体切割成100mm×60mm×60mm测试磨损强度；分别取第一催化剂单体和第二催化剂单体0.8g催，模拟烟气组成：200ppmNOX，6％O2,水蒸气10％，汞80μg/l，氨氮摩尔比为1:1，N2为载气，总流量2.9L/min，反应空速(GHSV)23000h–1，温度为380℃进行汞氧化率的测定。
表1
由表1可知，经过端头浸渍了增强液的第二催化剂单体与未经过浸渍增强液的第一催化剂单体相比，汞氧化率提高了16.1％，磨损强度提高了15.4％。
实施例2：
准确称取四氯化硅5g，三氯化钒0.1g，氯化亚铜0.1g，氯化亚铁0.1g，氯化亚锡0.1g，加入94.6g去离子水在搅拌下混合形成均匀增强液。
取两根相同批次的蜂窝式SCR脱硝催化剂单体，分别标记为第一催化剂单体和第二催化剂单体，其中第一催化剂单体不处理，其第二催化剂单体距离端部20cm处采用增强液进行浸渍5min，室温固化6h，然后将第二催化剂单体在100℃干燥箱中干燥1h，使得增强液和催化剂结合形成脱汞和增强组分。
然后将第一催化剂单体和第二催化剂单体切割成100mm×60mm×60mm测试磨损强度；分别取第一催化剂单体和第二催化剂单体0.8g，模拟烟气组成：200ppmNOX，6％O2,水蒸气10％，汞80μg/l，氨氮摩尔比为1:1，N2为载气，总流量2.9L/min，反应空速(GHSV)23000h–1，温度为380℃进行汞氧化率的测定。
表2
由表2可知，经过端头浸渍了增强液的第二催化剂单体与未经过浸渍增强液的第一催化剂单体相比，汞氧化率提高了18.6％，磨损强度提高了23.1％。
实施例3：
准确称取四氯化硅4g，三氯化钒2g，氯化亚铜1g，氯化亚铁2g，氯化亚锡1g；加入90g水在搅拌下混合形成均匀增强液。
取两根相同批次的蜂窝式SCR脱硝催化剂单体，分别标记为第一催化剂单体和第二催化剂单体，其中第一催化剂单体不处理，第二催化剂单体距离端部15cm处采用增强液进行浸渍4min，然后室温固化5h，将第二催化剂单体在100℃干燥箱中干燥2h，使得增强液和催化剂结合形成脱汞和增强组分。
然后将第一催化剂单体和第二催化剂单体切割成100mm×60mm×60mm测试磨损强度；分别取第一催化剂单体和第二催化剂单体0.8g，模拟烟气组成：200ppmNOX，6％O2,水蒸气10％，汞80μg/l，氨氮摩尔比为1:1，N2为载气，总流量2.9L/min，反应空速(GHSV)23000h–1，温度为380℃进行汞氧化率的测定。
表3
由表3可知，经过端头浸渍了增强液的第二催化剂单体与未经过浸渍增强液的第一催化剂单体相比，汞氧化率提高了28.6％，磨损强度提高了24.6％。
实施例4：
取硅溶胶(wt30％)5g，三氯化钒1g，氯化亚铜0.5g，氯化亚铁1g，氯化亚锡0.5g，加入92g去离子水在搅拌下混合形成均匀增强液。
取两根相同批次的蜂窝式SCR脱硝催化剂单体，分别标记为第一催化剂单体和第二催化剂单体，其中第一催化剂单体不处理，其第二催化剂单体距离端部15cm处采用增强液进行浸渍3min，室温固化4h，然后在100℃干燥箱中干燥4h，使得增强液和催化剂结合形成脱汞和增强组分。
然后将第一催化剂单体和第二催化剂单体切割成100mm×60mm×60mm测试磨损强度；分别取第一催化剂单体和第二催化剂单体0.8g，模拟烟气组成：200ppmNOX，6％O2,水蒸气10％，汞80μg/l，氨氮摩尔比为1:1，N2为载气，总流量2.9L/min，反应空速(GHSV)23000h–1，温度为380℃进行汞氧化率的测定。
表4
由表4可知，经过端头浸渍了增强液的第二催化剂单体与未经过浸渍增强液的第一催化剂单体相比，汞氧化率提高了20.5％，磨损强度提高了23.8％。

Claims (2)

1.一种具有协同脱汞抗磨损的增强液，其特征在于：组成为：按重量百分数计：四氯化硅或硅溶胶3~5%，三氯化钒0.1~2%，氯化亚铜0.1~1%，氯化亚铁0.1~2%，氯化亚锡0.1~1%，去离子水90~94.6%，所述硅溶胶中二氧化硅的质量百分浓度为20~40%，硅溶胶的pH值为2~4。
2.如权利要求1所述的具有协同脱汞抗磨损的增强液的应用，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将增强液搅拌均匀，将制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂的一端浸渍于增强液中，蜂窝式SCR脱硝催化剂浸入增强液的长度为15~20cm，浸渍时间为2~5min，取出后进行室温固化，固化时间为3~6h；
（2）将浸渍有增强液的蜂窝式SCR脱硝催化剂置于干燥箱中，干燥箱中温度设置为80~100℃，干燥时间为1~3h。
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