CN108212143A - 一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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CN108212143A CN201711471918.4A CN201711471918A CN108212143A CN 108212143 A CN108212143 A CN 108212143A CN 201711471918 A CN201711471918 A CN 201711471918A CN 108212143 A CN108212143 A CN 108212143A
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李浙飞
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    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
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Abstract

本发明涉及脱硝催化剂领域，特指一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂通过10个步骤制作而成，以载体、活性成分的质量总和为100％计，各组分的含量：TiO2为50～80％；ZrO2为10～50％；V2O5为0.5～1.5％；CeO2为1～3％；WO3为3～7％；SiO2为1～2％。采用上述方案后，可以得到不同孔数的催化剂并在220～300℃仍提供高效率脱硝性能，满足燃气机组的运行。

Description

一种用于多孔宽温度窗口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，特指一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
我国对氮氧化物排放的控制由火电厂煤炭的燃烧为焦点，扩展到水泥、玻璃窑炉、钢铁行业以及燃气机组多方面的严控。
国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会第66届会议(MEPC 66)规定，自2016年 1月1日起，新造船安装的柴油机必须达到TierⅢ排放标准。
船用SCR脱硝催化剂中蜂窝式占绝大多数，与传统燃煤电厂蜂窝式脱硝催化剂(16～25 孔)不同，由于船舶可用空间小、尾气排量大，脱硝需要足够的反应面积和反应停留时间，
船用脱硝催化剂的孔密度主要有30×30孔、35×35孔、40×40孔和50×50孔，长度根据项目不同而差异。
现有燃气机组电厂面临更高标准的排放要求，单靠低氮燃烧措施难以达标排放，常规催化剂的蜂窝孔数少，几何比表面积较低，需要的催化剂体积较大；而燃气机组改造，预留安装催化剂的空间难以满足；故需几何比表面积较大的催化剂来满足排放要求。
低尘、高氮氧化物的烟气条件的多孔蜂窝式催化剂，可服务于化工、水泥、玻璃、海洋船舶、钢铁等多种行业。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂及其制备方法，可以制备不同孔数的催化剂并在220～300℃仍提供高效率脱硝性能，满足燃气机组的运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂，以载体、活性成分的质量总和为100％计，各组分的含量：TiO2为50～80％；ZrO2为10～50％；V2O5为0.5～1.5％；CeO2为1～3％；WO3为3～7％； SiO2为1～2％。
一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铈的氧化物，记为活性物质1；
(2)将偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于80℃并水中并保温记为活性液2；
(3)将催化剂的载体锐钛型二氧化钛和四方相二氧化锆以及助催化成分钨盐与辅料氨水、耐磨剂混合按一定的比例混合均匀，调节pH大于9，温度60～70℃，水份58～60％；
(4)将活性物质1缓慢添加至述高速搅拌的混合浆料中，再添加乳酸、硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将锐钛型二氧化钛和四方相二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度 95℃，水份30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水份34～36％；
(7)将粘结剂、造孔剂、结构助剂添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；
(8)将制得的泥胚陈腐后进行过滤成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(9)将制得的催化剂胚体干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(10)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
进一步，所述步骤(1)中的铈的氧化物为二氧化铈或三氧化二铈的一种或几种。
进一步，所述所述步骤(3)中的助催化成分钨盐为仲钨酸铵或偏钨酸铵的一种或两种混合。
进一步，所述所述步骤(3)中的耐磨剂为硅粉、蒙脱石、粘土、陶土的一种或几种。
进一步，所述步骤(7)中的粘结剂为羧甲基纤维素钠或环氧乙烷的一种或两种混合物。
进一步，所述步骤(7)中的造孔剂为木浆、活性炭或纸桨棉的一种或几种。
进一步，所述步骤(7)中的结构助剂为玻璃纤维或拟薄水铝石的一种或两种混合。
采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂在220～300℃的脱硝效率可以达到90％以上；
2、本发明使用模具制备不同孔数的催化剂，可以适应不同的工况要求。
附图说明
图1为本发明的实施例性能测试结果比对图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
(1)将14.133kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.6kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和5.1kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度 95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得35孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例二：
(1)将14.133kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.6kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和5.1kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度 95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得50孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例三：
(1)将12.144kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和3.75kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得35孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例四：
(1)将12.144kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和3.75kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得40孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例五：
(1)将14.133kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和3.75kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得25孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例六：
(1)将14.133kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和3.75kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得30孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例七：
(1)将16.825kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和8.46kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得45孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
实施例八：
(1)16.825kg二氧化铈，记为活性物1；
(2)将8.65kg偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于900水中，并保温80℃，记为活性液2；
(3)将300kg锐钛型二氧化钛和5kg四方相二氧化锆及22.9kg仲钨酸铵、33.65kg硅粉等混合按一定的比例混合均匀，加热，使用氨水调节，pH大于9，温度60～70℃，水分58～60％；
(4)将活性液1缓慢添加至上述高速搅拌的混合浆料中，再添加500g乳酸、166g硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将373kg二氧化钛和8.46kg二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水分30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水分34～36％；
(7)将0.167kg羧甲基纤维素、0.271kg环氧乙烷、0.167kg纸桨棉、2kg玻纤逐步添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；目标28～30％，pH为8.3～8.4；
(8)将制得的泥胚密封包装，陈腐24小时；
(9)将泥胚过滤，通过成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(10)将制得的催化剂胚体进行干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(11)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
(12)将制得60孔的蜂窝催化剂进行脱硝性能检测；
性能测试
将上述焙烧后的进行切割，制作成35.1×35.1×272mm的测试快，在小型模拟评价装置上测试催化剂脱硝性能。
测试条件为，反应温度为180～300℃，空速为5471h-1，O2浓度为4％，湿基H2O为8％，SO2浓度为11.2μL/L,NO浓度为415μL/L，氨氮摩尔比为1:1；测试结果各个实例在180-300℃下脱硝效率达到90％以上。
上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂，其特征在于：以载体、活性成分的质量总和为100％计，各组分的含量：TiO2为50～80％；ZrO2为10～50％；V2O5为0.5～1.5％；CeO2为1～3％；WO3为3～7％；SiO2为1～2％。
2.一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铈的氧化物，记为活性物质1；
(2)将偏钒酸铵与单乙醇胺按1：1比例混溶于80℃并水中并保温记为活性液2；
(3)将催化剂的载体锐钛型二氧化钛和四方相二氧化锆以及助催化成分钨盐与辅料氨水、耐磨剂混合按一定的比例混合均匀，调节pH大于9，温度60～70℃，水份58～60％；
(4)将活性物质1缓慢添加至述高速搅拌的混合浆料中，再添加乳酸、硬脂酸、氨水进行调质，保证浆料pH为7-7.5，低速搅拌；
(5)再将锐钛型二氧化钛和四方相二氧化锆添加至浆料中，高速搅拌、加热，目标温度95℃，水份30～32％；
(6)将活性液2缓慢添加至浆料中，高速搅拌，目标pH为8-8.2，水份34～36％；
(7)将粘结剂、造孔剂、结构助剂添加至泥料中，搅拌混合均匀，完成泥胚制备；
(8)将制得的泥胚陈腐后进行过滤成型制得蜂窝状催化剂胚体；
(9)将制得的催化剂胚体干燥，温度为从室温到90℃，湿度从100％～20％，缓慢升温降湿干燥；
(10)将干燥后的催化剂进行焙烧制成成品催化剂，焙烧温度曲线为抛物线，最高温度为500～550℃，总时间40～50小时。
3.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述步骤(1)中的铈的氧化物为二氧化铈或三氧化二铈的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述所述步骤(3)中的助催化成分钨盐为仲钨酸铵或偏钨酸铵的一种或两种混合。
5.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述所述步骤(3)中的耐磨剂为硅粉、蒙脱石、粘土、陶土的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述步骤(7)中的粘结剂为羧甲基纤维素钠或环氧乙烷的一种或两种混合物。
7.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述步骤(7)中的造孔剂为木浆、活性炭或纸桨棉的一种或几种。
8.根据权利要求2所述的一种用于多孔宽温度窗口的脱硝催化剂的制备方法，所述步骤(7)中的结构助剂为玻璃纤维或拟薄水铝石的一种或两种混合。
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