CN105413756B - Scr脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法，SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶，包括如下组分：浓度为20%~27%硫酸铝溶液、浓度为25%~50%的草酸溶液、浓度为33%~66%的偏钒酸铵溶液；其中，草酸溶液与偏钒酸铵溶液的重量份比为（0.6~1）:1，草酸溶液与偏钒酸铵溶液混合形成混合液；硫酸铝溶液、混合液和聚乙烯醇的重量份比为1:（0.1~0.2）：0.02。实现通过SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶浸泡SCR脱硝催化剂，以提高SCR脱硝催化剂的负载量，延长SCR脱硝催化剂的使用寿命。

Description

SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及环境催化材料，尤其涉及一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法。
背景技术
氮氧化物不仅会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题，还会对人体健康造成不利影响。因此，氮氧化物的减排与治理是一个刻不容缓的课题。以NH3为还原剂的选择性催化还原技术（SCR）是目前工业上最有效的固定源NOx脱除方法。我国燃煤电厂烟气灰分高，在高空速的条件下会对催化剂造成不可再生的磨损，从而降低催化剂的脱硝效率和寿命。现有技术中通常采用的硬化措施主要有两种：第一种是采用硬化元素的盐溶液，这种方法因其负载量较少且部分硬化液没有活性导致磨损率高、磨损寿命短和脱硝效率减小；第二种方法是将耐磨原料加入到催化剂基体中，这种方法虽然有较高的耐磨性及耐磨寿命，但在使用过程中会伴随着不可避免的相变产生的体积效应从而导致催化剂的碎裂。如何设计一种能够能有效的增加耐磨物质的负载量以延长催化剂的使用寿命的方法是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法，实现通过SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶浸泡SCR脱硝催化剂，以提高SCR脱硝催化剂的负载量，延长SCR脱硝催化剂的使用寿命。
本发明提供一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶，包括如下组分：SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶，其特征在于，包括如下组分：浓度为20%~27%硫酸铝溶液、浓度为25%~50%的草酸溶液、浓度为33%~66%的偏钒酸铵溶液；其中，草酸溶液与偏钒酸铵溶液的重量份比为（0.6~1）: 1，草酸溶液与偏钒酸铵溶液混合形成混合液；硫酸铝溶液、混合液和聚乙烯醇的重量份比为1:（0.1~0.2）：0.02。
进一步的，所述的耐磨损SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶主要组分及其比例为：硫酸铝溶液的浓度为25%；偏钒酸铵溶液的浓度为50%；草酸溶液的浓度为20%；偏钒酸铵与草酸的重量份比为1:0.8；混合液、硫酸铝溶液和和聚乙烯醇的比例重量份比为1:0.15：0.02。
本发明还提供一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶的配方，具体过程为：
步骤1、将硫酸铝和去离子水按比例混合形成硫酸铝溶液；将偏钒酸铵和去离子水按比例混合形成偏钒酸铵溶液；草酸与去离子水按比例混合形成草酸溶液；
步骤2、草酸溶液与偏钒酸铵溶液按比例配制成混合液；
步骤3、向混合液中加入一定量的聚乙烯醇搅拌直至全部溶解；
步骤4、按比例将混合液和硫酸铝溶液混合均匀，并滴加氨水调整pH至6.5。
进一步的，所述步骤2具体为：使用搅拌机一边搅拌偏钒酸铵溶液一边向其偏钒酸铵溶液中加入草酸溶液直至溶液澄清形成混合液。
本发明提供的SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶及其制备方法，本发明使用氢氧化铝水溶胶及适量的聚乙烯醇溶液极大地提高了抗磨物质在SCR脱硝催化剂上的吸附量及吸附力，同时聚乙烯醇可以在SCR脱硝催化剂表面形成一种高分子膜防止浸渍后硬化液的损失；偏钒酸铵的引入使得硬化端面除了具备抗磨性能外同时还具备一定的脱硝活性。本发明的耐磨损SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶在使用之后，NOx转化率达到要求并且耐磨性能得到了极大的提高，延长了催化剂的使用寿命。
具体实施方式
实施例一
1）将0.6kg的草酸溶解于2.4kg的水中；将1kg的偏钒酸铵放入化料罐中再加入1kg的水，开启搅拌，搅拌转速为700转/分钟；
2）将溶解完成的草酸溶液通过流量计加入到搅拌着的偏钒酸铵浊液中，添加速度为240ml/min，继续搅拌直至溶液澄清；
3）向澄清的溶液中添加80g聚乙烯醇搅拌至聚乙烯醇完全溶解（混合液）；
4）将8kg硫酸铝固体溶解于32kg的水中；
5）将硫酸铝溶液和配制完成的A溶液充分混合；
6）边搅拌（搅拌速度为200转/min）边向混合溶液中逐渐添加氨水（浓度为28%，200ml/min）直至pH为6.2。
实施例二
1） 0.8kg的草酸溶解于2kg的水中；将1kg的偏钒酸铵放入化料罐中再加入1.2kg的水，开启搅拌，搅拌转速为800转/min；100g聚乙烯醇溶解在1kg的水中；
2）将聚乙烯醇溶液与草酸溶液混合后通过流量计加入到搅拌着的偏钒酸铵浊液中，添加速度为200ml/min，继续搅拌直至溶液澄清形成混合液；
3）将16kg的十八水合硫酸铝溶解于30kg的水中形成硫酸铝溶液；
4）将上述两种溶液充分混合；
5） 边搅拌（搅拌速度为300转/min）边向混合溶液中逐渐添加氨水（浓度为28%，200ml/min）直至pH为6.5。
实施例三
1）1kg的草酸溶解于3kg的水中；将1.2kg的偏钒酸铵放入化料罐中再加入1.2kg的水，开启搅拌，搅拌转速为750转/min；100g聚乙烯醇溶解在1kg的水中；
2）将聚乙烯醇溶液与草酸溶液混合后通过流量计加入到搅拌着的偏钒酸铵浊液中，添加速度为150ml/min，继续搅拌直至溶液澄清形成混合液；
3）将15kg的十八水合硫酸铝溶解于20kg的水中形成硫酸铝溶液；
4）向硫酸铝溶液中添加20%的尿素溶液10kg，边搅拌（800转/min）边加热至80℃；此时溶液呈白色水溶胶；
5）将水溶胶加入到混合液中使之充分混合。
SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶脱硝活性测试实例：
选同一批次的4根SCR脱硝催化剂，将其中3根SCR脱硝催化剂分别浸渍到实例一至实施例三制备的硬化水溶胶中10秒钟后取出并制成样品。将样品置于105℃的烘箱中干燥两小时，取出并自然冷却至室温后称重；将样品用陶瓷纤维毡包裹，放入样品仓中，抗磨装置通道内风速14.5±0.5m/s，石英砂流量为14.9kg/h，测试时间2h。
对比分析：
未浸渍的SCR脱硝催化剂的磨损强度为0.08%，浸渍实施例一的SCR脱硝催化剂的磨损强度为0.01%，浸渍实施例二的SCR脱硝催化剂的磨损强度为0.01%，浸渍实施例三的SCR脱硝催化剂的磨损强度为0.02%。
由此可见，经本发明SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶处理的SCR脱硝催化剂其耐磨性能提高了4~8倍，极大的提高了使用寿命。本发明将硬化物质制备成了水溶胶，而水溶胶有极强的吸附力。因此相同条件下，使用硬化水溶胶的吸附量要高于普通硬化液的吸附量。测试催化剂单元浸渍时每厘米吸附水溶胶55g，而使用普通硬化液（康美泰克配方）浸渍的催化剂每厘米吸附硬化物质34.5g。因此催化剂吸附水溶胶的量是普通硬化液的1.5倍以上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶，其特征在于，包括如下组分：浓度为20%~27%硫酸铝溶液、浓度为25%~50%的草酸溶液、浓度为33%~66%的偏钒酸铵溶液，所述偏钒酸铵溶液为将偏钒酸铵和去离子水按比例混合形成；其中，草酸溶液与偏钒酸铵溶液的重量份比为（0.6~1）: 1，草酸溶液与偏钒酸铵溶液混合形成混合液；硫酸铝溶液、混合液和聚乙烯醇的重量份比为1:（0.1~0.2）：0.02。
2.一种SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶的配方，具体过程为：
步骤1、将硫酸铝和去离子水按比例混合形成硫酸铝溶液；将偏钒酸铵和去离子水按比例混合形成偏钒酸铵溶液；草酸与去离子水按比例混合形成草酸溶液；
步骤2、草酸溶液与偏钒酸铵溶液按比例配制成混合液a；
步骤3、向混合液a中加入一定量的聚乙烯醇搅拌直至全部溶解，形成混合溶液b；
步骤4、按比例将混合液b和硫酸铝溶液混合均匀，并滴加氨水调整pH至6.5。
3.根据权利要求2所述的SCR脱硝催化剂端面硬化水溶胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：使用搅拌机一边搅拌偏钒酸铵溶液一边向其偏钒酸铵溶液中加入草酸溶液直至溶液澄清形成混合液。
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