CN106178931A - 具有催化活性的砷烟气捕集器及其制备方法 - Google Patents

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黄锐
成丹
刘红辉
张静
席文昌
平原
杨欢
邓巧莲
张政科
黄新竹
张河坤
唐武
赵立超
龙顺峰
赵双
杨培相
鄢文东
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Abstract

本发明公开了具有催化活性的砷烟气捕集器及其制备方法，由以重量份计的以下组分加入柠檬酸捏合而成：二氧化钛50～90份，三氧化铝0.1～10份，二氧化硅0.1～6份，三氧化钨0.1～10份，氧化钙0.1～3份，氧化镁0.1～2份，五氧化二钒0.1～10份，电子级玻璃纤维2～6份，纤维素1～3份，阔叶木浆0.1～3份，硬脂酸0.1～5份；其制备方法简单，制得的砷烟气捕集器具有蜂窝结构，能够在高温的环境下具有较好的砷处理能力，同时能保护脱硝反应器中的SCR催化剂，又具有一定的氮氧化物脱除能力。

Description

具有催化活性的砷烟气捕集器及其制备方法
技术领域
本发明属于SCR脱硝催化剂领域，特别涉及具有催化活性的砷烟气捕集器，还涉及具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法。
背景技术
SCR脱硝催化剂在美国、日本、欧洲等发达国家有较长应用历史，对于常规煤种(低砷煤)具有成熟的运行经验。美国及德国曾出现砷含量较高(15～25ppm)的项目，为解决催化剂砷中毒问题，美国采用煤中加碳酸钙方式，通过钙与烟气中气态As2O3发生化学反应生成固态的砷酸钙，达到有效脱除气态As2O3目的，从而保护脱硝催化剂。但该方法的缺点在于：电厂担忧掺加碳酸钙影响锅炉燃烧，且当煤中Ca/S大于50时不能采取此方法(根据美国Cormetech公司工程运行经验)；德国Argillon(雅基隆)公司宣称Mo系板式脱硝催化剂可有效抗砷，但美国Cormetech公司与日本三菱重工联合试验表明，加Mo抗砷效果甚微。对于煤中砷含量达到50ppm SCR脱硝催化剂，目前尚无成功案例。
国内外，脱砷剂在石油化工、水处理、废渣等领域已广泛应用，但对于燃煤电站，煤炭中的砷会随着燃烧进入烟气。而燃煤烟气流具有高温、高灰、高压特性，脱砷剂除了要求较高砷选择性、还要求有合适的结构和高温长期使用的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目之一是提供具有催化活性的砷烟气捕集器，该砷烟气捕集器具有蜂窝结构，能够在高温的环境下具有较好的砷处理能力，保护脱硝反应器中的SCR催化剂，又具有一定的氮氧化物脱除能力；本发明的目的之二在于提供具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
具有催化活性的砷烟气捕集器，由以重量份计的以下组分加入柠檬酸捏合而成：二氧化钛50～90份，三氧化铝0.1～10份，二氧化硅0.1～6份，三氧化钨0.1～10份，氧化钙0.1～3份，氧化镁0.1～2份，五氧化二钒0.1～10份，电子级玻璃纤维2～6份，纤维素1～3份，阔叶木浆0.1～3份，硬脂酸0.1～5份。
进一步，宏观结构为蜂窝式结构，微观结构为连通式大孔结构。
进一步，宏观结构为16-25孔蜂窝式结构。
具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法为：将各组分充分混合后加入柠檬酸溶液，充分搅拌后得到均匀的塑性胶体，经挤出、干燥、煅烧后得到成品。
进一步，所述柠檬酸溶液的质量百分比为1～70％，加入量为固体原料的0.5～40％。
本发明的有益效果在于：本发明的砷烟气捕集器具有蜂窝结构，具有较高的砷选择性，以及高温长期使用的稳定性，同时能保护脱硝反应器中的SCR催化剂，又具有一定的氮氧化物脱除能力。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1为微观孔道结构图。
图2为宏观结构图(1：砷烟气捕集器外观；1a：长度；2：截面)。
图3为尺寸参数图(L：孔径；S：孔节距；D：外壁厚度；d：内壁厚度)。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法，包括如下步骤：
1)称取二氧化钛50份，三氧化铝10份，二氧化硅3份，三氧化钨3份，氧化钙1份，氧化镁0.5份，五氧化二钒10份，电子级玻璃纤维6份，纤维素3份，阔叶木浆2份，硬脂酸5份，充分混合。
2)在混合物中加入质量百分比为52％的柠檬酸溶液5kg，充分搅拌得到混合均匀的塑性胶体；
3)将塑性胶体挤出、干燥、煅烧后得砷烟气捕集器的成品。
4)外形尺寸：孔数：20×20；截面：150×150mm；长度：500mm；孔径L：6.75mm；孔节距S：7.41mm；内壁厚度d：0.66mm，外壁厚度D：1.23mm。
实施例2：
具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法，包括如下步骤：
1)称取二氧化钛90份，三氧化铝1份，二氧化硅2份，三氧化钨2份，氧化钙1份，氧化镁0.1份，五氧化二钒0.1份，电子级玻璃纤维2份，纤维素1份，阔叶木浆2份，硬脂酸3份，充分混合。
2)在混合物中加入质量百分比为50％的柠檬酸溶液12.8kg，充分搅拌得到混合均匀的塑性胶体；
3)将塑性胶体挤出、干燥、煅烧后得砷烟气捕集器的成品。
4)外形尺寸：孔数：20×20；截面：150×150mm；长度：500mm；孔径L：6.63mm；孔节距S：7.44mm；内壁厚度d：0.69mm，外壁厚度D：1.25mm。
实施例3：
具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法，包括如下步骤：
1)称取二氧化钛70份，三氧化铝10份，二氧化硅6份，三氧化钨10份，氧化钙3份，氧化镁2份，五氧化二钒2份，电子级玻璃纤维2份，纤维素1份，阔叶木浆0.1份，硬脂酸2份，充分混合。
2)在混合物中加入质量百分比为48％的柠檬酸溶液16.5kg，充分搅拌得到混合均匀的塑性胶体；
3)将塑性胶体挤出、干燥、煅烧后得砷烟气捕集器的成品。
4)外形尺寸：孔数：20×20；截面：150×150mm；长度：500mm；孔径L：6.88mm；孔节距S：7.37mm；内壁厚度d：0.64mm，外壁厚度D：1.24mm。
实施例1～3制得的具有催化活性的砷烟气捕集器的微观孔道结构图如图1所示，宏观结构图如图2所示，尺寸参数图如图3所示。
实施例4：
按现有商业催化剂成型技术，将AMV、AMT、TiO2粉、去离子、有机粘结剂、增塑剂、氨水、玻纤等通过混合、挤出、烘干、煅烧，制得普通商业均匀催化剂。其中钒含量和上述制得砷烟气捕集器总量一致。
实施例5：
为了说明本发明所获得砷烟气捕集器的催化活性有益效果，其性能评定的实验条件及其结果如下：
1、实验条件：
孔数：20×20；截面：150×150mm；长度：500mm；层数：2。
2、工程烟气参数：
反应温度：365℃；烟气面速度(AV)：12.3Nm3/(m2·h)；
NOx＝600ppm；NH3＝600ppm；SO2＝4500ppm；O2＝4％；H2O＝8.08％
3、实验分组：
实施例1-3分别代表实施例1-3制备的砷烟气捕集器。
实施例4代表现有商业催化剂
4、检测结果：详见表1。
表1 砷烟气捕集器的催化活性对比
样品名称 脱硝率(％) K
实施案例1 70.5％ 38.2
实施案例2 68.6％ 36.21
实施案例3 63.7％ 33.9
实施案例4 85.1％ 43.1
实施例5：
为了说明本发明所获得的砷烟气捕集器的有益效果，其砷捕集效果实验条件及效果：
在内蒙古某电厂SCR反应器上安装90×90mm*600mm小取样桶，将实施例1-3制备成75mm*75mm*500mm的小样放入取样桶后，对烟气中As2O3进行1个月实测监控，平均浓度为50ppm/Nm3(以As2O3计)。烟气流速5m/s，通烟运行2100小时，取出测试砷捕集效果。
表2 砷烟气捕集器的催化活性对比
砷烟气捕集器 烟气中As2O3总量(g) 捕集器As2O3总量(g) 捕集率(％)
实施案例1 34.88 15.07 43.2
实施案例2 33.65 16.25 48.3
实施案例3 36.23 18.88 52.1
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.具有催化活性的砷烟气捕集器，其特征在于：由以重量份计的以下组分所组成的混合物加入柠檬酸捏合而成：二氧化钛50～90份，三氧化铝0.1～10份，二氧化硅0.1～6份，三氧化钨0.1～10份，氧化钙0.1～3份，氧化镁0.1～2份，五氧化二钒0.1～10份，电子级玻璃纤维2～6份，纤维素1～3份，阔叶木浆0.1～3份，硬脂酸0.1～5份。
2.根据权利要求1所述的具有催化活性的砷烟气捕集器，其特征在于：宏观结构为蜂窝式结构，微观结构为连通式大孔结构。
3.根据权利要求2所述的具有催化活性的砷烟气捕集器，其特征在于：宏观结构为16-25孔蜂窝式结构。
4.如权利要求1所述的具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法，其特征在于：将所述混合物分充分混合后，加入柠檬酸溶液，充分搅拌后得到均匀的塑性胶体，经挤出、干燥、煅烧后得到成品。
5.根据权利要求4所述的具有催化活性的砷烟气捕集器的制备方法，其特征在于：所述柠檬酸溶液的质量百分比为1～70％，加入量为固体原料的0.5～40％。
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