CN106914252B - TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 - Google Patents
TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106914252B CN106914252B CN201710121789.XA CN201710121789A CN106914252B CN 106914252 B CN106914252 B CN 106914252B CN 201710121789 A CN201710121789 A CN 201710121789A CN 106914252 B CN106914252 B CN 106914252B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier
- powder
- tifeal
- porous material
- scr catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002803 maceration Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 14
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 14
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 claims description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 7
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N pentaethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCOCCO JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Inorganic materials O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/888—Tungsten
- B01J23/8885—Tungsten containing also molybdenum
-
- B01J35/56—
-
- B01J35/657—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
Abstract
本发明公开一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法。包括如下步骤：取Ti粉、Fe粉、Al粉，并按质量百分比为(60‑80)：(5‑20)：(5‑20)混合；加入占总重量5‑20％的中温造孔剂和占总重量5‑10％的高温造孔剂；将混合物制成蜂窝状的载体坯料；将载体坯料进行阶段焙烧保温工艺；待温度降低至450‑500℃时，向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜，得到催化剂载体；将催化剂载体浸渍于含活性成分的浸渍液中，并进行烧结得到催化剂。本发明提供的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，制备得到的催化剂具有抗压强度高、孔隙率大、可再生的优点。本发明还提供一种通过该制备方法制备得到的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
Description
【技术领域】
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法。
【背景技术】
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下有选择的将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3与O2的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。
催化剂是整个SCR系统的关键，催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。
相关技术中，SCR催化剂的活性成分为V2O5，载体为锐钛矿型的TiO2，WO3或MoO3作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。其中，催化剂载体主要起到支撑、分散、稳定活性成分的作用，其结构主要为蜂窝状结构，具有比表面积大、活性高、载体本身即为催化剂的特性，具有较好的应用前景。
然而，相关技术中的蜂窝状催化剂，主要活性成分V2O5、WO3或MoO3都是通过物理或化学吸附在催化剂载体表面，经过长时间的催化反应、烟气冲刷后，催化剂活性成分比例会越来越低，所以催化剂一般1到2年后需催化剂元件吊出重新进行再生，在催化剂本身磨损及拆装过程中，元器件机械强度低导致的损坏增加了催化剂的再生成本。
因此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，制备得到的催化剂具有抗压强度高、孔隙率大等优点。
本发明的技术方案是：
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比Ti粉：Fe粉：Al粉＝(60-80)：(5-20)：(5-20)混合，其中所述Fe粉、Al粉的质量和不小于Ti粉、Fe粉、Al粉的质量和的20％；
步骤S2：加入占总重量5-20％的中温造孔剂和占总重量5-10％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温30～60min；从105℃到500℃，升温速度5～10℃/min，保温温度500℃下60～120min；从500℃到1000℃，升温速度2～5℃/min，在1000℃保温60～120min；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至450-500℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温60-120min，得到催化剂载体；
步骤S7：将所述催化剂载体在30-60℃条件下浸渍于浸渍液中，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为(60-80)：(10-20)：(10-20)；
步骤S8：将浸渍后的物料在30-50℃条件下进行干燥；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：3～5℃/min升温速度，至100～105℃，保温30min；5～10℃/min升温速度，至450～500℃，保温30～60min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
优选的，所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa-1.0×10-1Pa。
优选的，所述步骤S2中，所述中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种。
优选的，所述高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，粒径为50-100nm。
优选的，所述步骤S5中，所述氧化膜的厚度通过空气通入时间控制，厚度为10-40μm。
优选的，所述步骤S7中，浸渍工艺在磁力搅拌的条件下进行，浸渍时间为24-48小时。
本发明还提供一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂，由所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法制备得到。
优选的，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为60-80％，孔径为50-100μm。
优选的，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法制备得到的SCR催化剂在300℃的抗压强度大于10MPa，在500℃的抗压强度大于4MPa。
与相关技术相比，本发明提供的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法，具有如下有益效果：
一、本发明以Ti、Fe、Al为主要原料，且加入中、高温不同分解温度的造孔剂，通过调整各原料成分间的配比以及加工工艺中的参数，使制备得到的催化剂载体既具有良好的抗压强度和耐冲刷性能，表现为在300℃的抗压强度大于10MPa，在500℃的抗压强度大于4MPa，同时还具有较大的孔隙率，其表现为孔隙率为60-80％，孔径为50-100μm，因其比表面积大，从而可提高催化剂的性能。
二、通过本发明提供的制备方法，制备得到的催化剂载体表面具有一层氧化膜，该氧化膜的主要成分为Ti、Fe、Al三种元素的氧化物，具有一定的催化性能；同时通过引入活性成分，使W、Mo、V的氧化物附着于催化剂载体上，从而提高催化剂的催化性能。
三、本发明制备得到的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂具有耐高温的特点，可达500℃，能耐酸碱腐蚀，使用寿命长。
【具体实施方式】
下面将通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例一
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比计算，加入Ti粉60％、Fe粉20％、Al粉2％，并混合均匀；
步骤S2：加入占总重量10％的中温造孔剂和占总重量5％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
具体的，中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种，用于高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，其粒径为50-100nm。
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温30min；从105℃到500℃，升温速度8℃/min，保温温度500℃下120min；从500℃到1000℃，升温速度2℃/min，在1000℃保温100min；
所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至450-500℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
具体的，控制空气通入时间为5-10min，使生成的氧化膜厚度为10-40μm
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温60min，得到催化剂载体，其中真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S7：将所述催化剂载体在30℃条件下浸渍于浸渍液中24-48小时，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为60：20：20；浸渍工艺在磁力搅拌条件下进行，且以浸渍液完全覆盖催化剂载体为宜；
步骤S8：将浸渍后的物料在30℃条件下进行干燥；
具体的，将物料在真空干燥箱内干燥，干燥时间不少于24小时；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：5℃/min升温速度，至100℃，保温30min；8℃/min升温速度，至450℃，保温30min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
经检测，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为65％，孔径为50-100μm；将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂在不同温度条件下进行抗压强度测试，测试结果为：在300℃的抗压强度达10.3MPa，在500℃的抗压强度达4.2MPa。
将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂应用于脱硝试验，具体试验方法及结果如下：
模拟烟气在催化剂中的反应温度设置在350℃，因为此温度为现有燃煤锅炉SCR反应温度区间内。脱硝试验中，反应气体组成为：750ppmNO，900ppmNH3，5％O2，750ppmSO2，N2作为平衡气，气体流量为2.0L/min。NO的脱除效率为98.2％。
实施例二
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比计算，加入Ti粉70％、Fe粉15％、Al粉15％，并混合均匀；
步骤S2：加入占总重量20％的中温造孔剂和占总重量10％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
具体的，中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种，用于高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，其粒径为50-100nm。
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温60min；从105℃到500℃，升温速度5℃/min，保温温度500℃下60min；从500℃到1000℃，升温速度3℃/min，在1000℃保温80min；
所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-1Pa；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至500℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
具体的，控制空气通入时间为5-10min，使生成的氧化膜厚度为10-40μm
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温60min，得到催化剂载体，其中真空度为1.0×10-1Pa；
步骤S7：将所述催化剂载体在50℃条件下浸渍于浸渍液中24-48小时，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为80：10：10；浸渍工艺在磁力搅拌条件下进行，且以浸渍液完全覆盖催化剂载体为宜；
步骤S8：将浸渍后的物料在40℃条件下进行干燥；
具体的，将物料在真空干燥箱内干燥，干燥时间不少于24小时；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：3℃/min升温速度，至105℃，保温30min；5℃/min升温速度，至500℃，保温40min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
经检测，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为80％，孔径为50-100μm；将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂在不同温度条件下进行抗压强度测试，测试结果为：在300℃的抗压强度达12MPa，在500℃的抗压强度达5.3MPa。
将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂应用于脱硝试验，具体试验方法及结果如下：
模拟烟气在催化剂中的反应温度设置在350℃，因为此温度为现有燃煤锅炉SCR反应温度区间内。脱硝试验中，反应气体组成为：750ppmNO，900ppmNH3，5％O2，750ppmSO2，N2作为平衡气，气体流量为2.0L/min。NO的脱除效率为98.7％。
实施例三
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比计算，加入Ti粉80％、Fe粉5％、Al粉15％，并混合均匀；
步骤S2：加入占总重量5％的中温造孔剂和占总重量8％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
具体的，中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种，用于高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，其粒径为50-100nm。
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温40min；从105℃到500℃，升温速度10℃/min，保温温度500℃下100min；从500℃到1000℃，升温速度5℃/min，在1000℃保温120min；
所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至450℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
具体的，控制空气通入时间为5-10min，使生成的氧化膜厚度为10-40μm
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温60min，得到催化剂载体，其中真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S7：将所述催化剂载体在50℃条件下浸渍于浸渍液中24-48小时，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为70：15：15；浸渍工艺在磁力搅拌条件下进行，且以浸渍液完全覆盖催化剂载体为宜；
步骤S8：将浸渍后的物料在40℃条件下进行干燥；
具体的，将物料在真空干燥箱内干燥，干燥时间不少于24小时；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：4℃/min升温速度，至102℃，保温30min；10℃/min升温速度，至480℃，保温60min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
经检测，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为74％，孔径为50-100μm；将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂在不同温度条件下进行抗压强度测试，测试结果为：在300℃的抗压强度达9.4MPa，在500℃的抗压强度达4.6MPa。
将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂应用于脱硝试验，具体试验方法及结果如下：
模拟烟气在催化剂中的反应温度设置在350℃，因为此温度为现有燃煤锅炉SCR反应温度区间内。脱硝试验中，反应气体组成为：750ppmNO，900ppmNH3，5％O2，750ppmSO2，N2作为平衡气，气体流量为2.0L/min。NO的脱除效率为98.5％。
实施例四
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比计算，加入Ti粉77％、Fe粉18％、Al粉5％，并混合均匀；
步骤S2：加入占总重量15％的中温造孔剂和占总重量7％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
具体的，中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种，用于高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，其粒径为50-100nm。
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温50min；从105℃到500℃，升温速度7℃/min，保温温度500℃下80min；从500℃到1000℃，升温速度4℃/min，在1000℃保温60min；
所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至480℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
具体的，控制空气通入时间为5-10min，使生成的氧化膜厚度为10-40μm。
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温100min，得到催化剂载体，其中真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S7：将所述催化剂载体在60℃条件下浸渍于浸渍液中24-48小时，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为70：10：20；浸渍工艺在磁力搅拌条件下进行，且以浸渍液完全覆盖催化剂载体为宜；
步骤S8：将浸渍后的物料在50℃条件下进行干燥；
具体的，将物料在真空干燥箱内干燥，干燥时间不少于24小时；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：3℃/min升温速度，至103℃，保温30min；6℃/min升温速度，至460℃，保温50min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
经检测，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为70％，孔径为50-100μm；将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂在不同温度条件下进行抗压强度测试，测试结果为：在300℃的抗压强度达11.4MPa，在500℃的抗压强度达4.8MPa。
将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂应用于脱硝试验，具体试验方法及结果如下：
模拟烟气在催化剂中的反应温度设置在350℃，因为此温度为现有燃煤锅炉SCR反应温度区间内。脱硝试验中，反应气体组成为：750ppmNO，900ppmNH3，5％O2，750ppmSO2，N2作为平衡气，气体流量为2.0L/min。NO的脱除效率为98.6％。
实施例五
一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比计算，加入Ti粉72％、Fe粉14％、Al粉14％，并混合均匀；
步骤S2：加入占总重量8％的中温造孔剂和占总重量6％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；
具体的，中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种，用于高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末，其粒径为50-100nm。
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温50min；从105℃到500℃，升温速度6℃/min，保温温度500℃下110min；从500℃到1000℃，升温速度3℃/min，在1000℃保温90min；
所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至460℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
具体的，控制空气通入时间为5-10min，使生成的氧化膜厚度为10-40μm。
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温120min，得到催化剂载体，其中真空度为1.0×10-2Pa；
步骤S7：将所述催化剂载体在45℃条件下浸渍于浸渍液中24-48小时，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为70：20：10；浸渍工艺在磁力搅拌条件下进行，且以浸渍液完全覆盖催化剂载体为宜；
步骤S8：将浸渍后的物料在40℃条件下进行干燥；
具体的，将物料在真空干燥箱内干燥，干燥时间不少于24小时；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：3℃/min升温速度，至102℃，保温30min；7℃/min升温速度，至470℃，保温40min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
经检测，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为78％，孔径为50-100μm；将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂在不同温度条件下进行抗压强度测试，测试结果为：在300℃的抗压强度达11.8MPa，在500℃的抗压强度达5MPa。
将所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂应用于脱硝试验，具体试验方法及结果如下：
模拟烟气在催化剂中的反应温度设置在350℃，因为此温度为现有燃煤锅炉SCR反应温度区间内。脱硝试验中，反应气体组成为：750ppmNO，900ppmNH3，5％O2，750ppmSO2，N2作为平衡气，气体流量为2.0L/min。NO的脱除效率为98.5％。
与相关技术相比，本发明提供的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法，具有如下有益效果：
一、本发明以Ti、Fe、Al为主要原料，且加入中、高温不同分解温度的造孔剂，通过调整各原料成分间的配比以及加工工艺中的参数，使制备得到的催化剂载体既具有良好的抗压强度和耐冲刷性能，表现为在300℃的抗压强度大于10MPa，在500℃的抗压强度大于4MPa，同时还具有较大的孔隙率，其表现为孔隙率为60-80％，孔径为50-100μm，因其比表面积大，从而可提高催化剂的性能。
二、通过本发明提供的制备方法，制备得到的催化剂载体表面具有一层氧化膜，该氧化膜的主要成分为Ti、Fe、Al三种元素的氧化物，具有一定的催化性能；同时通过引入活性成分，使W、Mo、V的氧化物附着于催化剂载体上，从而提高催化剂的催化性能。
三、本发明制备得到的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂具有耐高温的特点，可达500℃，能耐酸碱腐蚀，使用寿命长。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：取粒径为10-50μm的Ti粉、粒径为10-50μm的Fe粉，粒径为10-50μm的Al粉，并按质量百分比Ti粉：Fe粉：Al粉＝(60-80)：(5-20)：(5-20)混合，其中所述Fe粉、Al粉的质量和不小于Ti粉、Fe粉、Al粉的质量和的20％；
步骤S2：加入占总重量5-20％的中温造孔剂和占总重量5-10％的高温造孔剂，并混合均匀；其中总重量为Ti粉、Fe粉、Al粉、中温造孔剂和高温造孔剂的质量和；所述中温造孔剂为PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一种或两种；所述高温造孔剂为纳米碳酸钙粉末；
步骤S3：将混合物制成蜂窝状的载体坯料；
步骤S4：将成型后的载体坯料在真空煅烧炉内依次进行低温、中温、高温阶段焙烧保温工艺：从常温到105℃，升温速度5℃/min，并在105℃保温30～60min；从105℃到500℃，升温速度5～10℃/min，保温温度500℃下60～120min；从500℃到1000℃，升温速度2～5℃/min，在1000℃保温60～120min；
步骤S5：在真空状态下随炉降温，待温度降低至450-500℃时，将真空状态转换为向炉内通入空气，使载体坯料的表面生成氧化膜；
步骤S6：氧化烧结工艺后，在450-500℃的真空状态下保温60-120min，得到催化剂载体；
步骤S7：将所述催化剂载体在30-60℃条件下浸渍于浸渍液中，所述浸渍液由钨酸铵、钼酸、钒酸铵溶解于浓度为2-5％的氨水中形成，钨酸铵、钼酸、钒酸铵的质量百分比为(60-80)：(10-20)：(10-20)；
步骤S8：将浸渍后的物料在30-50℃条件下进行干燥；
步骤S9：将干燥后的物料依次进行低温、中温阶段焙烧保温工艺：3～5℃/min升温速度，至100～105℃，保温30min；5～10℃/min升温速度，至450～500℃，保温30～60min；随炉冷却得到TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂。
2.根据权利要求1所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述真空煅烧炉内的真空度为1.0×10-2Pa-1.0×10-1Pa。
3.根据权利要求1所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述高温造孔剂的粒径为50-100nm。
4.根据权利要求1所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述氧化膜的厚度通过空气通入时间控制，厚度为10-40μm。
5.根据权利要求1所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，浸渍工艺在磁力搅拌的条件下进行，浸渍时间为24-48小时。
6.一种TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂，其特征在于，由权利要求1-5中任一项所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂，其特征在于，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的孔隙率为60-80％，孔径为50-100μm。
8.根据权利要求6所述的TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂，其特征在于，所述TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂的制备方法制备得到的SCR催化剂在300℃的抗压强度大于10MPa，在500℃的抗压强度大于4MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710121789.XA CN106914252B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710121789.XA CN106914252B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106914252A CN106914252A (zh) | 2017-07-04 |
| CN106914252B true CN106914252B (zh) | 2019-06-04 |
Family
ID=59460398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710121789.XA Active CN106914252B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106914252B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109454231B (zh) * | 2018-12-18 | 2021-02-05 | 湖北汽车工业学院 | 一种铁铝铜合金微孔过滤材料的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1443595A (zh) * | 2003-04-07 | 2003-09-24 | 华南理工大学 | 烟气中氮氧化物选择性还原催化剂及其制备方法和应用 |
| CN1936045A (zh) * | 2005-09-22 | 2007-03-28 | 中南大学 | 三维通孔或部分孔洞彼此相连多孔金属泡沫及其制备方法 |
| CN101961656A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-02-02 | 浙江工业大学 | 一种高温烟气scr脱硝催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103055888A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-04-24 | 北京源深节能技术有限责任公司 | 一种火电厂选择性催化还原脱硝用催化剂及其制备方法 |
| CN103397243A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 成都易态科技有限公司 | 烧结Fe-Al基合金多孔材料的制备方法 |
| CN104841274A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 成都易态科技有限公司 | 脱硝催化过滤元件及其制备方法 |
| CN105126887A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 成都易态科技有限公司 | 催化剂支撑体及其制备方法和应用 |
-
2017
- 2017-03-02 CN CN201710121789.XA patent/CN106914252B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1443595A (zh) * | 2003-04-07 | 2003-09-24 | 华南理工大学 | 烟气中氮氧化物选择性还原催化剂及其制备方法和应用 |
| CN1936045A (zh) * | 2005-09-22 | 2007-03-28 | 中南大学 | 三维通孔或部分孔洞彼此相连多孔金属泡沫及其制备方法 |
| CN101961656A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-02-02 | 浙江工业大学 | 一种高温烟气scr脱硝催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103055888A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-04-24 | 北京源深节能技术有限责任公司 | 一种火电厂选择性催化还原脱硝用催化剂及其制备方法 |
| CN103397243A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 成都易态科技有限公司 | 烧结Fe-Al基合金多孔材料的制备方法 |
| CN104841274A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 成都易态科技有限公司 | 脱硝催化过滤元件及其制备方法 |
| CN105126887A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 成都易态科技有限公司 | 催化剂支撑体及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106914252A (zh) | 2017-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104646022B (zh) | 一种蜂窝式低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
| US10179328B2 (en) | Low temperature SCR catalyst for denitrating diesel vehicle exhaust, and preparation method thereof | |
| CN107570163B (zh) | 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| CN102553574B (zh) | 一种烟气scr脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN104338545B (zh) | 一种应用于柴油机尾气氮氧化物净化的高效scr催化剂 | |
| CN109482222B (zh) | 一种脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN114247448B (zh) | 一种柴油机排气后处理用的氧化型催化器及其制造方法 | |
| CN107837826B (zh) | 失活烟气脱硝催化剂的再生工艺方法 | |
| CN103769074B (zh) | 一种催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| CN110075862B (zh) | 复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| WO2022267521A1 (zh) | 涂覆型催化剂组合物和催化滤管及其制备方法 | |
| CN111001430B (zh) | 一种废气处理用吸附/催化材料及其制备方法 | |
| CN106076318A (zh) | 一种整体式催化剂的制备方法 | |
| CN111001415A (zh) | 一种复合氧化物低温脱硝催化剂的制备方法及催化剂 | |
| CN108067291B (zh) | 一种蜂窝状稀土基脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN107469812A (zh) | 低温脱除燃煤废气中NOx和VOCs的催化剂制备方法 | |
| CN113996309A (zh) | 一种co协同脱除高强scr催化剂的制备方法 | |
| CN106914252B (zh) | TiFeAl金属间多孔材料为载体的SCR催化剂及其制备方法 | |
| CN106732621A (zh) | 一种抗硫催化燃烧催化剂及制备方法和应用 | |
| CN103866151A (zh) | 发泡不锈钢板以及火电厂脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN111298802B (zh) | 一种烟气脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN106824174A (zh) | 一种高效净化氮氧化物的小球状催化剂及其制备方法 | |
| CN114570435A (zh) | 一种蜂窝体催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN106902809B (zh) | 可再生的scr催化剂及其制备方法 | |
| CN106166493A (zh) | 一种整体式低温scr催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190510 Address after: Room 221, Block D, Xidong Chuangrong Building, 78 Danshan Road, Anzhen Street, Xishan District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Xinwo Catalyst Co., Ltd. Address before: 410205 Room 3219, Pixel Building, 109 Guyuan Road, Changsha High-tech Development Zone, Hunan Province Applicant before: Hunan Yun Ping Environmental Protection Technology Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |