CN109603917A - 一种脱硝催化剂泥料的制备方法 - Google Patents

一种脱硝催化剂泥料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脱硝催化剂泥料的制备方法,本发明工艺包括如下步骤:将钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、除盐水在110℃反应釜中高温蒸煮,冷却至室温后加入活性组分、挤出助剂混合均匀,经过滤、真空练泥、冷冻、陈化后得到原料泥块。制备得到的泥块具有优秀的塑性,在用于挤出孔数细密的高比表面脱硝催化剂时具有挤出速度快、成型效果好的优良特点,能显著挺高产品的产量及合格率。

Description

一种脱硝催化剂泥料的制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域,尤其涉及一种脱硝催化剂泥料的制备方法。
背景技术
高比表面脱硝催化剂主要用于燃油燃气锅炉烟气及其他工业废气,如钢铁厂硫酸烟气等的氮氧化物治理工程当中,涉及燃气燃油发电厂、船舶,以及钢铁、水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等生产行业。在我国环保政策的驱使下,工业烟气氮氧化物排放标准日趋严格,SCR脱硝技术逐渐普及,成为各行各业控制烟气氮氧化物达标排放必不可少的标配环节,高比表面脱硝催化剂的工程应用,一方面为燃油燃气锅炉等NOx达标排放,正常运行,提供了技术保障;另一方面,降低了脱硝工程改造或建设中催化剂的购置成本,为国家推进“煤改气”提供了有力支持。
高比表面脱硝催化剂与常规脱硝催化剂相比,突出的比表面优势来源于催化剂孔道尺寸小、单位尺寸上孔目数多(CPSI数值大)、内壁薄的结构特征,而同样的,极小的孔径尺寸,极薄的催化剂内壁也使得高比表面脱硝催化剂的制备存在着成型难度大、挤出压力大、催化剂湿坯强度低等特点,对于挤出工艺、挤出设备、成型模具的要求均较常规催化剂要高,而高比表面脱硝催化剂的制备过程中最为重要的一环就是泥料的制备。常规脱硝催化剂的泥料配方在高比表面脱硝催化剂的制备过程中并不适用,在进行高比表面催化剂的制备时要么挤出压力过大,要么基础速度极慢,要么挤出的泥胚存在炸端头、开裂等情况。因此对原有配方进行改进,研究一种具有优良挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料的制备工艺是极为必要的。
发明内容
本发明的目的是为了解决常规脱硝催化剂泥料在用于高比表面脱硝催化剂的制备时存在的挤出压力高、挤出速度慢、挤出泥胚容易开裂的问题,提供了一种工艺方法简单,具有优秀挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料的制备工艺。
为了实现该目的,本发明改变了部分载体成分并对其进行预处理,更换部分助剂种类,并增加了工艺步骤来提升泥料的挤出性能。具体方法如下:
将钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、除盐水在反应釜中高温蒸煮,冷却至室温后加入活性组分、挤出助剂在混炼机中捏合均匀,经过滤、真空练泥、冷冻、陈化后得到原料泥块。
具体步骤如下:
(1)载体的蒸煮,将钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、以及除盐水在80-120℃反应釜中高温蒸煮1-4h后冷却至室温;
(2)混炼,向步骤(1)中冷却后的载体混合物中添加活性组分前驱物、润滑剂、粘合剂、结构助剂、除盐水进行混炼捏合;
(3)过滤,将步骤(2)中泥料使用钢丝网在过滤机中进行过滤;
(4)真空练泥,将步骤(3)中过滤完毕泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成料块,并封装进陈腐箱;
(5)冷冻,将步骤(4)中的泥块置于冷冻室中冷冻;
(6)将冷冻过的泥块置于常温陈化后得到高比表面脱硝催化剂专用泥料料块。
步骤(1)中,所用活化硅藻土粒度大小为550-650目,所用活化海泡石粉粒度大小为900-1000目;钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、除盐水的质量份比是:100:9-21:4-11:40-80。
步骤(1)中,反应釜温度为100℃。
步骤(2)中,所述的活性组分前驱物的质量份组成是:0.8-7.9份钨盐、0.5-3.9份钒盐;所用的润滑剂为聚氧化乙烯,用量为0.8-1.90份;粘合剂为羟丙基淀粉醚,用量为0.1-0.43份;结构助剂为4.5-9.8份玻璃纤维和0.43-1.08份聚丙烯纤维,聚丙烯纤维的长度为3-6mm;除盐水用量为10-20份。
步骤(3)中,所用钢丝网为400目。
步骤(3)中,所述块料是长方形。
步骤(5)中,冷冻室温度是-5℃,冷冻时间为3-6h。
步骤(6)中,陈化时间是24h。
本发明的积极效果如下:
(1)本发明通过增加部分载体成分活化硅藻土和活化海泡石粉来改善泥料的塑性,通过规定活化硅藻土和活化海泡石粉的粒度范围来调整载体粉末的颗粒级配改善泥料的流动性和保水性,通过高温蒸煮对载体粉末进行预处理改性进一步提升泥料挤出性能。
(2)本发明使用羟丙基淀粉醚作为粘合剂,增强了泥料的粘性,减少在挤出过程中出现的开裂,提高产品的成品率。
(3)本发明以聚丙烯纤维代替常规木匠纤维作为结构助剂,并规定了纤维长度范围,增强了泥料的顺滑度,减少了泥料在进行挤出时的阻力,同时也增强了泥料的结构性能。
(4)本发明在陈化步骤前额外增加了冷冻步骤,能够显著提升泥料的塑性。
具体实施方式
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式,用于说明本发明的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
实施例1
将500kg钛白粉、60kg活化硅藻土、40kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、3mm聚丙烯纤维3kg、5kg聚氧化乙烯、1.25kg羟丙基淀粉醚等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料推入-5℃冷冻室中冷冻4h后拉出,置于常温环境中陈化24h即制得具有优秀挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料。
实施例2
将480kg钛白粉、70kg活化硅藻土、50kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、3mm聚丙烯纤维3kg、5kg聚氧化乙烯、1.25kg羟丙基淀粉醚等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料推入-5℃冷冻室中冷冻4h后拉出,置于常温环境中陈化24h即制得具有优秀挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料。
实施例3
将500kg钛白粉、60kg活化硅藻土、40kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、3mm聚丙烯纤维2kg、5kg聚氧化乙烯、1.5kg羟丙基淀粉醚等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料推入-5℃冷冻室中冷冻3h后拉出,置于常温环境中陈化24h即制得具有优秀挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料。
实施例4
将520kg钛白粉、50kg活化硅藻土、30kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、3mm聚丙烯纤维4kg、5kg聚氧化乙烯、2kg羟丙基淀粉醚等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料推入-5℃冷冻室中冷冻6h后拉出,置于常温环境中陈化24h即制得具有优秀挤出性能的高比表面脱硝催化剂泥料d。
对照组1
将600kg钛白粉与260L除盐水置于反应器中高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、2.35kg木浆纤维、5kg聚氧化乙烯、1.0kg羧甲基纤维素等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料置于常温环境中陈化24h即制得常规脱硝催化剂泥料。
对照组2
将500kg钛白粉、60kg活化硅藻土、40kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、2.35kg木浆纤维、5kg聚氧化乙烯、1.0kg羧甲基纤维素等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料置于常温环境中陈化24h制得对照组泥料。
对照组3
将500kg钛白粉、60kg活化硅藻土、40kg活化海泡石粉以及260L除盐水置于反应器中,升温至100℃后恒温高速搅拌2h后冷却。向冷却至室温的载体混合物中加入仲钨酸铵溶液(WO3占总质量比5%)、偏钒酸铵溶液(V2O5占总质量比3.0%)、35kg玻璃纤维、3mm聚丙烯纤维3kg、5kg聚氧化乙烯、1.25kg羟丙基淀粉醚等进行混炼捏合,混炼时间1.5h后调整泥料水分至29%卸料。
将混炼好的泥料放入过滤机中使用400目滤网进行过滤并挤成泥块。将过滤好的泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成长方形料块,并封装进陈腐箱。将泥料置于常温环境中陈化24h制得对照组泥料。
使用塑性仪对实施例1、2、3、4以及对照组1、2、3制得的泥料进行塑性测试,结果如表1所示:
表1
使用50*50孔规格催化剂模具对实施例1、2、3、4以及对照组1、2、3制得的泥料进行挤出性能测试,挤出压力8MPa,结果如表2所示:
表2
对使用实施例1泥料及对照组1泥料制备得到的高比表面催化剂样品进行模拟烟气脱硝实验,入口烟气浓度为500ppm的NO,5%的O2,氨氮摩尔比=1:1,空速32000h-1,催化剂样品在380℃温度下脱硝效率如表3所示:
表3
样品 实施例1 对照组1
脱硝效率/% 98 97
从上述实施例及对照组的检测结果对比中可以明显看出本发明所使用的工艺明显提升了高比表面催化剂泥料的挤出性能,且并未对催化剂活性产生明显的影响,能够有效的提升高比表面脱硝催化剂在产品挤出成型过程的良品率,具有较高的应用价值。

Claims (9)

1.一种脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:将钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、除盐水在反应釜中高温蒸煮,冷却至室温后加入活性组分、挤出助剂在混炼机中捏合均匀,经过滤、真空练泥、冷冻、陈化后得到原料泥块。
2.如权利要求1所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:所述方法的具体步骤如下:
(1)载体的蒸煮,将钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、以及除盐水在80-120℃反应釜中高温蒸煮1-4h后冷却至室温;
(2)混炼,向步骤(1)中冷却后的载体混合物中添加活性组分前驱物、润滑剂、粘合剂、结构助剂、除盐水进行混炼捏合;
(3)过滤,将步骤(2)中泥料使用钢丝网在过滤机中进行过滤;
(4)真空练泥,将步骤(3)中过滤完毕泥料在真空度低于-0.06MPa的真空练泥机中挤成料块,并封装进陈腐箱;
(5)冷冻,将步骤(4)中的泥块置于冷冻室中冷冻;
(6)将冷冻过的泥块置于常温陈化后得到高比表面脱硝催化剂专用泥料料块。
3.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所用活化硅藻土粒度大小为550-650目,所用活化海泡石粉粒度大小为900-1000目;钛白粉、活化硅藻土、活化海泡石粉、除盐水的质量份比是:100:9-21:4-11:40-80。
4.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,反应釜温度为100℃。
5.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的活性组分前驱物的质量份组成是:0.8-7.9份钨盐、0.5-3.9份钒盐;所用的润滑剂为聚氧化乙烯,用量为0.8-1.90份;粘合剂为羟丙基淀粉醚,用量为0.1-0.43份;结构助剂为4.5-9.8份玻璃纤维和0.43-1.08份聚丙烯纤维,聚丙烯纤维的长度为3-6mm:除盐水用量为10-20份。
6.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所用钢丝网为400目。
7.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述块料是长方形。
8.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(5)中,冷冻室温度是-5℃,冷冻时间为3-6h。
9.如权利要求2所述的脱硝催化剂泥料的制备方法,其特征在于:步骤(6)中,陈化时间是24h。
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