CN110252329A - 一种用废scr催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：1）对废SCR催化剂模块进行负压吸尘；2）将吸尘后的废SCR催化剂模块依次置入酸液和碱液中清洗；3）将清洗后的废SCR催化剂模块干燥后粉碎，得到SCR催化剂粉体；4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂混合均匀后进行捏合，得到泥料，其中活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨；5）将得到的泥料置入挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；6）将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。本发明一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，有效降低了蜂窝脱汞催化剂的生产成本，为废SCR催化剂的利用提供了新途径，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法。
背景技术
随着国家对大气污染治理要求越来越严格，选择性催化还原技术（SCR）已成为脱硝工程中最成熟的技术，其中SCR催化剂是核心。催化剂在运行过程中，烟气中的高含量灰分中的重金属污染物、碱（土）金属、二氧化硫及等物质，造成SCR催化剂中毒、磨损、堵塞，使的催化剂脱硝性能下降，无法满足使用。因此产生了废SCR催化剂，由于废SCR中含有大量的重金属，属于危险废物HW50的范畴，处理费用高。
废SCR催化剂是由模块化的结构，有着很大接触面积，含有大量钛、钨和钒以及硅、铝、钙等氧化物，因此，废SCR催化剂仍有一定催化能力，可以用于其他催化体系之中。
汞是一种剧毒非必需元素，汞可以在生物体内积累，很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经系统，对口、粘膜和牙齿有不良影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。为了消除烟气中这种剧毒性污染物 ，开发了很多相关处理技术，其中催化氧化法是一种比较高效的方法。脱汞催化氧化技术中的催化剂主要包括贵金属、分子筛和过渡金属氧化物催化剂。目前，过渡金属V、Cr、Mn、Fe、Co及W的氧化物因其成本低、稳定性和抗毒性好，受到人们欢迎。专利CN201710084256.9通过沉淀方法制备了Mn-Ce/Al2O3脱汞。低温条件下,具有较高的脱汞效率。专利CN201610706104.3采用溶胶凝胶法制得MnO2-CeO2/TiO2脱汞催化剂，在低温、微氧条件下高效去除单质汞。专利CN201410734208.6的脱汞催化剂包括以TiO2为载体，CuCl2和V2O5为活性物质，WO3为助剂，其中活性组分和助剂的质量分别占载体质量的1％-10％、1％-8％；保证了脱汞催化剂对氯含量的依赖，有较高的脱硝脱汞性能。以上专利催化剂虽能脱除汞，但是制备过程复杂，成本较高，脱除汞效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，其有效降低了蜂窝脱汞催化剂的生产成本，并且为废SCR催化剂的利用提供了新途径，有利于减少环境污染。
为实现上述目的，本发明提供一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理20-40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为200-235mbar,风量为200-265m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l酸液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l碱液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为130-180℃，干燥时间为3-5h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50≤5μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：（10-17）：（0.5-1.5）：（0.5-0.8）混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为(2-4)：(3-5)：(5-8)；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
优选的，步骤2）中所述酸液为硫酸、盐酸、醋酸、草酸中的一种。
优选的，步骤2）中所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种。
本发明的优点和有益效果在于：本发明一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，其主要原料来源于废SCR催化剂，废SCR催化剂属于固体危险废弃物，原料价廉易得，有效降低了蜂窝脱二噁英催化剂的生产成本，并且为废SCR催化剂的利用提供了新途径，达到资源化利用目的，减少环境污染。另外，本发明的制备过程简单，制备的催化剂具有脱汞效率高、机械强度高、催化寿命长的优点，易于工业化应用等优势，具有较好的经济和应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理20min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为265m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l硫酸溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1mol/l氢氧化钠溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为180℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：10：0.5：0.5混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为2：3：5，粘结剂为甲基纤维素，润滑剂为桐油；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
实施例2
一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为200mbar,风量为200m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.1mol/l盐酸溶液中清洗20min，去离子水中漂洗3min，再将废SCR催化剂模块置入0.5mol/l氢氧化钙溶液中清洗20min，去离子水中漂洗3min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为130℃，干燥时间为5h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.23μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：17：1.5：0.8混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为4：5：8，粘结剂为羟丙基甲基纤维素，润滑剂为丙三醇；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
实施例3
一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为265m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l醋酸溶液中清洗15min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1mol/l氢氧化钾溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：14：0.5：0.5混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为4：5：5，粘结剂为羟乙基纤维素，润滑剂为油酸；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
实施例4
一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理30min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为200m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l草酸溶液中清洗15min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.3mol/l氨水溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.12μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：16：1：0.6混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为4：5：7，粘结剂为羟丙基甲基纤维素，润滑剂为硬脂酸；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
对比例1
一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，包括如下步骤：
第一步，将废SCR催化剂模块采用雷蒙磨粉碎至粒度为d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
第二步，将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：10：0.5：0.5混合均匀后捏合、挤出蜂窝状、干燥和煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂；其中，活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为2：3：5，粘结剂为甲基纤维素，润滑剂为桐油。
催化剂性能测试
将实施例1-4以及对比例1在YAW-300D型压力试验机上检测催化剂强度。取蜂窝脱汞催化剂5×5孔，长度为500mm,在空速20000h-1，氧含量5%,200μg/m3Hg,1000mg/m3SO2,N2为平衡气的相同试验条件下用汞检测仪在线检测进出口浓度，检测结果见表1。
表1 催化剂性能检测结果
从表1可以看出，实施例1-4制得的蜂窝脱汞催化剂的脱汞效率和催化剂机械强度都优于对比例1。可见本发明制备的蜂窝脱汞催化剂具有脱汞效率高、机械强度高、催化寿命长的优点，并且实现了废SCR催化剂的资源最大化利用，减少环境污染，降低生产成本，达到资源化利用目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）负压吸尘：通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理20-40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为200-235mbar,风量为200-265m3/h；
2）清洗：将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l酸液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l碱液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min；
3）干燥粉碎：将清洗后的废SCR催化剂模块置入热风炉内进行干燥，干燥温度为130-180℃，干燥时间为3-5h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50≤5μm的SCR催化剂粉体；
4）配料：将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：（10-17）：（0.5-1.5）：（0.5-0.8）混合均匀，将得到的均匀干料置入捏合机中进行捏合，得到泥料，其中所述活性物质前驱体为四氯化钒、氯化钴和氯化钨，且四氯化钒、氯化钴和氯化钨以重量比计为(2-4)：(3-5)：(5-8)；
5）挤出成型：将得到的泥料置入装有蜂窝钢模具的挤出机中进行挤出成型，得到蜂窝脱汞催化剂湿胚；
6）煅烧：将得到的蜂窝脱汞催化剂湿胚经干燥后煅烧，得到蜂窝脱汞催化剂。
2.根据权利要求1所述的用废SCR催化剂制备蜂窝脱汞催化剂的方法，其特征在于，步骤2）中所述酸液为硫酸、盐酸、醋酸、草酸中的一种。
3.根据权利要求2所述的利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，其特征在于，步骤2）中所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种。
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