CN110385123B - 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110385123B
CN110385123B CN201910711253.2A CN201910711253A CN110385123B CN 110385123 B CN110385123 B CN 110385123B CN 201910711253 A CN201910711253 A CN 201910711253A CN 110385123 B CN110385123 B CN 110385123B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
mixing
phosphoric acid
corn starch
parts
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
Application number
CN201910711253.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110385123A (zh
Inventor
张延东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Zhonghao Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Zhonghao Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Zhonghao Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Shandong Zhonghao Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN201910711253.2A priority Critical patent/CN110385123B/zh
Publication of CN110385123A publication Critical patent/CN110385123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110385123B publication Critical patent/CN110385123B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/6472-50 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/65150-500 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明涉及一种催化剂及其制备方法,具体涉及一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法。以TiO2为载体,以钒复合钨或钼的一种或多种为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂;其中:在反应釜中将pH值为2~4磷酸溶液加热至45~90℃,加入玉米淀粉,保温,得到磷酸改性的玉米淀粉。本发明开发一种微孔孔径较大的催化剂,有效缓解ABS对催化剂的毒害,拓宽催化剂使用温度窗口,降低最低喷氨温度(MIT),延长催化剂解析周期,节能降耗,提高催化剂的使用寿命;且产品强度较高,能广泛应用在钢铁烧结、焦化、水泥、玻璃、工业窑炉及垃圾焚烧等行业的低温脱硝,本发明还提供催化剂的制备方法。

Description

有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制备方法,具体涉及一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
随着环保要求的日益严格,除燃煤电厂外,众多非电力行业,包括:钢铁烧结、焦化、水泥、玻璃、工业窑炉及垃圾焚烧等排放出的废气也需要进行脱硝治理,个别地区甚至要求达到超低排放(NOx≤50mg/Nm3)。
面对如此严格的排放要求,选择性催化还原(SCR)技术成为首选,该技术脱硝效率高,氨逃逸低,无二次污染。SCR技术是在脱硝催化剂存在的条件下,采用NH3作为还原剂,将烟气中的NOx(主要是NO和NO2)还原为N2,同时生成H2O。决定该技术成败的关键是运行工况下脱硝催化剂的活性、选择性和寿命。
与燃煤电站相比,钢铁烧结、焦化、水泥、玻璃、工业窑炉及垃圾焚烧等非电行业排放的烟气温度较低,温度范围集中在130~300℃之间,SOx(SO2和SO3)和H2O浓度高。该温度区间内,喷入的NH3容易与SO3发生反应,生成硫酸氢铵(简写为ABS)。当烟气温度低于ABS的露点温度时,由于毛细凝聚现象,ABS凝聚在催化剂的微孔内,隔离催化剂与烟气接触的面积,导致催化剂活性的下降。催化剂活性降低的程度取决于催化剂表面积隔离的程度。反应方程式如下:
Figure BDA0002153821640000011
所谓毛细凝聚现象是指,在一个毛细孔中,若能因形成一个凹形的液面,与该液面成平衡的蒸汽压力P必小于同一温度下平液面的饱和蒸汽压力Po,当毛细孔直径越小时,凹液面的曲率半径越小,与其相平衡的蒸汽压力越低,换句话说,当毛细孔直径越小时,可在较低的P/Po压力下,在孔中形成凝聚液,但随着孔尺寸增加,只有在更高的P/Po压力下形成凝聚液。该现象符合开尔文公式:
Figure BDA0002153821640000012
其中:
P是凹面上的蒸气压;
Po是平面上的蒸气压;
R’是曲面的曲率半径,对凹面,R’取负值;
γ液体的表面张力;
M是液体的摩尔质量;
ρ是液体的密度。
目前广泛应用在非电领域的脱硝催化剂,微孔孔径一般在50A~100A,由于孔径较小,ABS可在较高温度,较低P/Po压力下,在微孔中形成凝聚液,导致催化剂活性下降,从而提高了SCR的最低喷氨温度,限制了催化剂在低于MIT工况中的使用。被硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的示意图如图1所示。
遇到类似工况,一般选择采用外部热源提高烟气温度(提高到MIT之上)或定期加热解析的方法,保证催化剂的正常使用。由于ABS的生成是可逆的,目前针对ABS对催化剂的毒害,最常用的办法是定期对催化剂进行加热解析,具体办法为:将经过催化剂的烟气加热到350℃,保温12~24小时,让凝聚在催化剂微孔内的ABS分解挥发出来,从而恢复催化剂的活性。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,提高催化剂微孔直径,降低ABS在催化剂微孔内的凝聚,有效缓解ABS对催化剂的毒害,拓宽催化剂使用的温度窗口,降低MIT,延长催化剂的解析周期,降低催化剂热解析频率,节能降耗,提高催化剂的使用寿命;且脱硝催化剂机械强度高。
本发明所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,以TiO2为载体,以钒复合钨或钼的一种或多种为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂。
其中:磷酸改性的玉米淀粉为:在反应釜中将磷酸溶液加热至45~90℃,再加入玉米淀粉,保温,得到磷酸改性的玉米淀粉。本发明将玉米淀粉在磷酸和热的共同作用下降解为较小分子链物质。
本发明选择此种磷酸改性的玉米淀粉,相比于其它造孔剂,玉米淀粉价格低廉,最重要的是,在产品煅烧过程中易于排除,排除后在基体中无有害残留物,而且不与催化剂中其它物质发生反应,对环境无危害。
由于玉米淀粉的粒度为5~25um,部分粒度较大,不够均匀,本发明采用磷酸处理,在磷酸和热的共同作用下将玉米淀粉降解为较小的分子片段,且分布均匀。
本发明研究发现玉米淀粉相比于其它淀粉作为造孔剂,经加热酸解后,造出的催化剂微孔孔径均匀,孔径在40~70nm,孔径大小合理,既增加了催化剂的微孔孔径,提高了MIT,又没有严重影响催化剂的机械强度。
对脱硝催化剂来说,硫酸和盐酸的酸性较强,本发明经过研究发现如果采用盐酸或硫酸处理玉米淀粉,会引起载体TiO2的熔融,造成TiO2比表面积的下降,从而导致催化剂活性的降低。而且盐酸进入催化剂基体中,煅烧时会大量挥发含氯气体,味道较大,难以大量使用。磷酸属于中强酸,酸性较弱,对TiO2载体几乎无影响,而且加入磷酸可以作为钛白粉成型的良好粘结剂,磷酸的加入,大大增加了催化剂的机械性能,弥补了因微孔孔径增加对催化剂机械性能的不利影响。
其中加酸量、温度和反应时间对造孔剂分子链的影响较大,同时也影响到蜂窝催化剂产品的微孔孔径,对产品的微孔结构都有很大的影响。本发明玉米淀粉在磷酸和加热环境下依次经历了降解、低分子片段(转糖苷类物质)和再聚合过程。本发明采用的磷酸溶液的pH值为2~4,磷酸溶液与玉米淀粉的重量比为20:1~3,保温时间为0.5~1h,所用的磷酸溶液的pH值越小,加酸量越大,温度越高,得到的分子片段越小
磷酸溶液的pH如果过小,得到的分子直径太小,如果pH过大,玉米淀粉降解程度低,加入产品后,造出的孔径太大,影响了产品的机械强度。
如果反应时间过长,会导致生成的分子片段再聚合,产品的孔径过大,从而强度太低,如果反应时间过小,玉米淀粉降解程度低,加入产品后,造出的孔径太大,影响了产品的机械强度。因此,反应条件要严格控制在合适的范围内。
由开尔文公式可以看出,在相同的ABS蒸气压下,催化剂微孔孔径越小,ABS越容易凝聚在催化剂微孔内。本发明通过采用以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂,能够提高催化剂微孔直径,提高到40~70nm,降低ABS对催化剂的影响,降低ABS在催化剂微孔内的凝聚,拓宽催化剂使用的温度窗口,延长催化剂的解析周期。一般情况下,微孔孔径的增加会导致脱硝催化剂机械强度下降,但是本发明添加磷酸同时作为无机粘结剂,有利于钛白粉产品强度的增加。因此,造孔剂酸溶液加入后,虽然催化剂微孔平均孔径发生了增加,但强度基本不发生变化。
作为一种优选的技术方案,本发明所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,包括以下重量份数的原料:载体85~95份、活性组分3~10份、磷酸改性的玉米淀粉5~15份、玻璃纤维3~7份、单乙醇胺1~3份、硬脂酸0.1~0.5份,乳酸0.5~1.5份、木棉0.3~1.0份、聚氧化乙烯0.3~1.0份、甲基纤维素0.3~1.0份,浓度为15~25%的氨水10~15份,水35~45份。
本发明所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)混炼;
步骤a:将部分载体加入强力混炼机,然后加入硬脂酸、乳酸和部分浓度为15~25%的氨水和部分水进行混炼;
步骤b:将部分载体与部分水加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤c:将部分载体与部分浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料温度达到95℃以上时,排出混炼泥料产生的气体,泥料中的水分达到26.5~28.5%,结束步骤c;
步骤d:将玻璃纤维、木棉和活性组分的水溶液加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料中的水分达到30~32%,结束步骤d;
步骤e:将磷酸改性的玉米淀粉、部分甲基纤维素和部分聚氧化乙烯加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤f:将剩余的甲基纤维素和剩余的聚氧化乙烯和剩余的浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料的水分达到28~29%时,结束混炼。
(2)过滤预挤;
(3)挤出成型;
(4)干燥;
(5)煅烧。
其中:
步骤(1)中:步骤a、步骤b、步骤c中载体的投料比为:60~65:15~17:10~13;步骤a、步骤c、步骤f中浓度为15~25%的氨水的投料比为:6~8:3~4:2~3;步骤a、步骤b中水的投料比为:32~40:3~5;步骤e、步骤f中甲基纤维素的投料比为:0.15~0.5:0.15~0.5;步骤e、步骤f中聚氧化乙烯的投料比为:0.15~0.5:0.15~0.5。
本发明采用分次投料,目的是保证加入的原料能够混合均匀。
步骤(4)干燥为一次干燥和二次干燥,一次干燥的温度为20~63℃,干燥湿度为80~20%,时间为10~13天;二次干燥的温度50~63℃,时间为20~40小时。
步骤(5)煅烧为:将干燥后的产品放置在网带窑的网带上进行煅烧,煅烧最高温度的控制在500℃,煅烧时间控制在25~30小时。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明克服了目前脱硝催化剂存在的问题,开发了一种微孔孔径较大、孔径分布均匀的催化剂,提高催化剂微孔直径,降低ABS在催化剂微孔内的凝聚,有效缓解ABS对催化剂的毒害,拓宽催化剂使用的温度窗口,降低MIT,延长催化剂的解析周期,降低催化剂热解析频率,节能降耗,提高催化剂的使用寿命。
(2)一般情况下,微孔孔径的增加会导致脱硝催化剂机械强度下降。但是本发明添加磷酸同时作为无机粘结剂,有利于产品强度的增加。因此,造孔剂酸溶液加入后,虽然催化剂微孔平均孔径发生了增加,但强度基本不发生变化。
(3)本发明催化剂能够有效抵抗ABS对脱硝催化剂的毒害,降低催化剂的最低喷氨温度(简写为:MIT)。在150~300℃温度范围内,相同NH3和SOx(SO2&SO3,其中SO3约占总浓度的1%(v/v))浓度的使用环境中,比传统脱硝催化剂的MIT降低约50℃,再生周期延长30%以上。
(4)本发明的造孔方法具有工艺简单易操作,孔隙率可控,造孔剂原料成本低廉的优点。
(5)本方面还提供催化剂的制备方法,工艺合理。本发明催化剂可以广泛应用在钢铁烧结、焦化、水泥、玻璃、工业窑炉及垃圾焚烧等行业的低温脱硝。
附图说明
图1是被硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的示意图;
图2是实施例1制备得到的催化剂的扫描电镜图;
图3是对比例1制备得到的催化剂的扫描电镜图;
图4是对比例4制备得到的催化剂的扫描电镜图;
图5是实施例1与对比例1-2制备的催化剂的ABS露点温度图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,包括以下重量份数的原料:载体90份、活性组分6份、磷酸改性的玉米淀粉10份、玻璃纤维5份、单乙醇胺2份、硬脂酸0.3份,乳酸1.0份、木棉0.5份、聚氧化乙烯0.5份、甲基纤维素0.5份,浓度为20%的氨水12份,水40份。
以TiO2为载体,以钒复合钼为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂;磷酸改性的玉米淀粉为:在反应釜中将pH值为3的磷酸溶液加热至70℃,加入玉米淀粉,磷酸溶液与玉米淀粉的重量比为20:2,保温0.8h,得到磷酸改性的玉米淀粉。
制备方法包括以下步骤:
(1)混炼;
步骤a:将部分载体加入强力混炼机,然后加入硬脂酸、乳酸和部分浓度为20%的氨水和部分水进行混炼;
步骤b:将部分载体与部分水加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤c:将部分载体与部分浓度为20%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料温度达到95℃以上时,排出混炼泥料产生的气体,泥料中的水分达到27.5%,结束步骤c;
步骤d:将玻璃纤维、木棉和活性组分的水溶液加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料中的水分达到31%,结束步骤d;
步骤e:将磷酸改性的玉米淀粉、部分甲基纤维素和部分聚氧化乙烯加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤f:将剩余的甲基纤维素和剩余的聚氧化乙烯和剩余的浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料的水分达到28%时,结束混炼;
步骤a、步骤b、步骤c中载体的投料比为:62:16:12;步骤a、步骤c、步骤f中浓度为20%的氨水的投料比为:7:3:2;步骤a、步骤b中水的投料比为:35:5;步骤e、步骤f中甲基纤维素的投料比为:0.15:0.15;步骤e、步骤f中聚氧化乙烯的投料比为:0.15:0.15。
(2)过滤预挤;
(3)挤出成型;
(4)干燥:
一次干燥和二次干燥,一次干燥的温度为50℃,干燥湿度为40%,时间为11天;二次干燥的温度63℃,时间为30小时;
(5)煅烧:
将干燥后的产品放置在网带窑的网带上进行煅烧,煅烧最高温度的控制在500℃,煅烧时间控制在25小时。
实施例2
一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,包括以下重量份数的原料:载体85份、活性组分3份、磷酸改性的玉米淀粉5份、玻璃纤维5份、单乙醇胺1份、硬脂酸0.1份,乳酸0.5份、木棉0.3份、聚氧化乙烯0.3份、甲基纤维素0.3份,浓度为25%的氨水10份,水35份。
以TiO2为载体,以钒复合钼为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂;磷酸改性的玉米淀粉为:在反应釜中将pH值为4的磷酸溶液加热至50℃,加入玉米淀粉,磷酸溶液与玉米淀粉的重量比为20:3,保温0.6h,得到磷酸改性的玉米淀粉。
制备方法包括以下步骤:
(1)混炼;
步骤a:将部分载体加入强力混炼机,然后加入硬脂酸、乳酸和部分浓度为25%的氨水和部分水进行混炼;
步骤b:将部分载体与部分水加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤c:将部分载体与部分浓度为25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料温度达到95℃以上时,排出混炼泥料产生的气体,泥料中的水分达到28.5%,结束步骤c;
步骤d:将玻璃纤维、木棉和活性组分的水溶液加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料中的水分达到32%,结束步骤d;
步骤e:将磷酸改性的玉米淀粉、部分甲基纤维素和部分聚氧化乙烯加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤f:将剩余的甲基纤维素和剩余的聚氧化乙烯和剩余的浓度为25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料的水分达到29%时,结束混炼;
步骤a、步骤b、步骤c中载体的投料比为:60:15:10;步骤a、步骤c、步骤f中浓度为25%的氨水的投料比为:6:3:2;步骤a、步骤b中水的投料比为:32:3;步骤e、步骤f中甲基纤维素的投料比为:0.15:0.15;步骤e、步骤f中聚氧化乙烯的投料比为:0.15:0.15。
(2)过滤预挤;
(3)挤出成型;
(4)干燥:
一次干燥和二次干燥,一次干燥的温度为30℃,干燥湿度为60%,时间为13天;二次干燥的温度63℃,时间为20小时;
(5)煅烧:
将干燥后的产品放置在网带窑的网带上进行煅烧,煅烧最高温度的控制在500℃,煅烧时间控制在30小时。
实施例3
一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,包括以下重量份数的原料:载体95份、活性组分10份、磷酸改性的玉米淀粉15份、玻璃纤维7份、单乙醇胺3份、硬脂酸0.5份,乳酸1.5份、木棉1.0份、聚氧化乙烯1.0份、甲基纤维素1.0份,浓度为15%的氨水15份,水45份。
以TiO2为载体,以钒复合钨为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂;磷酸改性的玉米淀粉为:在反应釜中将pH值为2的磷酸溶液加热至90℃,加入玉米淀粉,磷酸溶液与玉米淀粉的重量比为20:1,保温1h,得到磷酸改性的玉米淀粉。
制备方法包括以下步骤:
(1)混炼;
步骤a:将部分载体加入强力混炼机,然后加入硬脂酸、乳酸和部分浓度为15%的氨水和部分水进行混炼;
步骤b:将部分载体与部分水加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤c:将部分载体与部分浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料温度达到95℃以上时,排出混炼泥料产生的气体,泥料中的水分达到26.5%,结束步骤c;
步骤d:将玻璃纤维、木棉和活性组分的水溶液加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料中的水分达到30%,结束步骤d;
步骤e:将磷酸改性的玉米淀粉、部分甲基纤维素和部分聚氧化乙烯加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤f:将剩余的甲基纤维素和剩余的聚氧化乙烯和剩余的浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料的水分达到28%时,结束混炼;
步骤a、步骤b、步骤c中载体的投料比为:65:17:13;步骤a、步骤c、步骤f中浓度为15%的氨水的投料比为:8:4:3;步骤a、步骤b中水的投料比为:40:5;步骤e、步骤f中甲基纤维素的投料比为:0.2:0.5;步骤e、步骤f中聚氧化乙烯的投料比为:0.5:0.2。
(2)过滤预挤;
(3)挤出成型;
(4)干燥:
一次干燥和二次干燥,一次干燥的温度为60℃,干燥湿度为30%,时间为10天;二次干燥的温度50℃,时间为40小时;
(5)煅烧:
将干燥后的产品放置在网带窑的网带上进行煅烧,煅烧最高温度的控制在450℃,煅烧时间控制在25小时。
对比例1:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于不添加造孔剂。
对比例2:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于将玉米淀粉换为稻米淀粉。
对比例3:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于将玉米淀粉换为土豆淀粉。
对比例4:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于将磷酸换为硫酸。
对比例5:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于:玉米淀粉加入磷酸溶液后的保温时间为3h。
对比例6:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于:磷酸溶液的pH值为6。
对比例7:
催化剂原料及制备方法均与实施例1相同,唯一的不同在于:玉米淀粉加入磷酸溶液后的加热温度为20℃。
对实施例1-3、对比例1-7制备得到的脱硝催化剂进行性能测试。
1、对本发明实施例1制备得到的催化剂进行电镜扫描(SEM),扫描电镜图如图2所示。由图2可见,催化剂是由很多颗粒堆积而成的,微孔的孔径较大,在40~70nm之间。
对对比例1制备得到的催化剂进行电镜扫描(SEM),扫描电镜图如图3所示。由图3可见,催化剂是由很多颗粒堆积而成的,微孔的孔径较小,在10nm左右。
对对比例4制备得到的催化剂进行电镜扫描(SEM),扫描电镜图如图4所示。由图4可见,采用硫酸改性玉米淀粉,硫酸的加入导致了催化剂表面出现板结(载体TiO2出现熔融),严重影响了催化剂的活性,导致催化剂的活性出现了明显的下降。
2、通过氮气吸附仪或压汞法测试催化剂的平均孔径,通过抗压强度测试仪测试催化剂的机械强度,下表中参数的检测方法均采用GB31587-2015,测试数据如表1所示,表1中活性是指催化剂的初始活性,这个活性的单位是m/h(不是脱硝率(脱硝率单位是%)),具体见GB31587。
表1
Figure BDA0002153821640000091
Figure BDA0002153821640000101
测试数据显示,实施例1-3制备的催化剂与不添加造孔剂(对比例1)的催化剂相比,平均孔径大大增加,但是机械强度和不添加造孔剂(对比例1)基本相当,均大于国标要求值(GB31587-2015)。
对比例3~7由于孔径较大,产品强度出现了明显下降,一般催化剂的机械寿命是80000小时,对比例3~7产品满足不了机械寿命的要求。
对比例4由于酸腐蚀影响催化剂活性,导致催化剂活性出现了明显的下降。
3、在同一个模块箱内装入实施例1-3催化剂与对比例1、2催化剂。运行5个月后取出,分析催化剂表面S含量(测试方法:EDS),结果见表2。
表2
序号 S含量/(wt%)
1 实施例1 6.38
2 实施例2 6.12
3 实施例3 6.61
4 对比例1 21.141
5 对比例2 15.57
S含量越高,证明ABS含量越高,即ABS对催化剂的毒害越大,当S含量超过10(wt%)时,催化剂的活性会下降比较厉害,需要加热解析后才能再使用。
4、某焦炉项目2#线,该项目脱硝系统布置在脱硫除尘之前,工况参数及性能要求如表3:
表3 焦炉工况烟气参数及性能要求表
Figure BDA0002153821640000102
Figure BDA0002153821640000111
上述焦炉项目2#线采用本发明实施例1制备得到的脱硝催化剂,运行5个月后,催化剂性能不能满足设计要求,经实验测试,发现催化剂ABS中毒,加热解析后催化剂性能恢复。
而相同条件的3#炉,使用对比例1制备的催化剂,运行2个月后,催化剂性能便不能满足设计要求,经实验测试,发现催化剂ABS中毒,加热解析后催化剂性能恢复。
而相同条件的3#炉,使用对比例2制备的催化剂,运行3个月后,催化剂性能便不能满足设计要求,经实验测试,发现催化剂ABS中毒,加热解析后催化剂性能恢复。
5、某包装玻璃窑炉生产线,催化剂布置在干法脱硫和布袋除尘后,工况参数及性能要求如表4,包装玻璃窑炉性能要求如表5:
表4 包装玻璃窑炉工况烟气参数及性能要求表
Figure BDA0002153821640000112
Figure BDA0002153821640000121
表5 包装玻璃窑炉性能要求表
序号 项目 单位 指标 备注
1 出口NO<sub>x</sub>含量 mg/Nm<sup>3</sup> ≤300 干基,8%O<sub>2</sub>
2 NO<sub>x</sub>脱除率 ≥90
其中1#炉采用实施例1制备的催化剂,2#炉采用对比例1制备的催化剂,3#炉采用对比例2制备的催化剂。
3台炉仅是烟气量不同,其余烟气参数基本相同。截至目前,1#炉运行9个月,催化剂性能仍然可以保证性能,2#炉运行2个月后,催化剂性能衰减很快,不能保证性能,取样分析后,发现催化剂ABS中毒,3#炉运行4个月后,催化剂性能衰减很快,不能保证性能,取样分析后,发现催化剂ABS中毒。
由此可见,对于新催化剂,MIT≤200℃,即新催化剂可以在200℃正常运行,无ABS问题,而未添加改性剂催化剂MIT>200℃,200℃运行存在ABS对催化剂的毒害。
6、实施例1制备的催化剂与对比例1-2制备的催化剂的ABS露点温度如图5,从图上可以看出,实施例1制备的催化剂的MIT比对比例1-2制备的催化剂低,由此大大拓宽了脱硝催化剂的温度窗口。

Claims (6)

1.一种有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,其特征在于:以TiO2为载体,以钒复合钨或钼的一种或多种为活性组分,以磷酸改性的玉米淀粉为造孔剂;
磷酸改性的玉米淀粉为:在反应釜中将磷酸溶液加热至45~90℃,再加入玉米淀粉,保温,保温时间为0 .5~1h,得到磷酸改性的玉米淀粉;所述的磷酸溶液的pH值为2~4;磷酸溶液与玉米淀粉的重量比为20:1~3。
2.根据权利要求1所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂,其特征在于:包括以下重量份数的原料:载体85~95份、活性组分3~10份、磷酸改性的玉米淀粉5~15份、玻璃纤维3~7份、单乙醇胺1~3份、硬脂酸0 .1~0 .5份,乳酸0 .5~1 .5份、木棉0 .3~1 .0份、聚氧化乙烯0 .3~1 .0份、甲基纤维素0 .3~1 .0份,浓度为15~25%的氨水10~15份,水35~45份。
3.一种权利要求1-2任一所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)混炼;
步骤a:将部分载体加入强力混炼机,然后加入硬脂酸、乳酸和部分浓度为15~25%的氨水和部分水进行混炼;
步骤b:将部分载体与部分水加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤c:将部分载体与部分浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料温度达到95℃以上时,排出混炼泥料产生的气体,泥料中的水分达到26 .5~28 .5%,结束步骤c;
步骤d:将玻璃纤维、木棉和活性组分的水溶液加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料中的水分达到30~32%,结束步骤d;
步骤e:将磷酸改性的玉米淀粉、部分甲基纤维素和部分聚氧化乙烯加入到强力混炼机中进行混炼;
步骤f:将剩余的甲基纤维素和剩余的聚氧化乙烯和剩余的浓度为15~25%的氨水加入到强力混炼机中进行混炼,当泥料的水分达到28~29%时,结束混炼;
(2)过滤预挤;
(3)挤出成型;
(4)干燥;
(5)煅烧。
4.根据权利要求3所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中:步骤a、步骤b、步骤c中载体的投料比为:60~65:15~17:10~13;步骤a、步骤c、步骤f中浓度为15~25%的氨水的投料比为:6~8:3~4:2~3;步骤a、步骤b中水的投料比为:32~40:3~5;步骤e、步骤f中甲基纤维素的投料比为:0 .15~0 .5:0 .15~0 .5;步骤e、步骤f中聚氧化乙烯的投料比为:0 .15~0 .5:0 .15~0 .5。
5.根据权利要求3所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(4)干燥为一次干燥和二次干燥,一次干燥的温度为20~63℃,干燥湿度为80~20%,时间为10~13天;二次干燥的温度50~63℃,时间为20~40小时。
6.根据权利要求3所述的有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)煅烧为:将干燥后的产品放置在网带窑的网带上进行煅烧,煅烧最高温度控制在500℃,煅烧时间控制在25~30小时。
CN201910711253.2A 2019-08-02 2019-08-02 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法 Active CN110385123B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910711253.2A CN110385123B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910711253.2A CN110385123B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110385123A CN110385123A (zh) 2019-10-29
CN110385123B true CN110385123B (zh) 2022-02-08

Family

ID=68288370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910711253.2A Active CN110385123B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110385123B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111389219B (zh) * 2020-03-27 2021-11-02 浙江浙能技术研究院有限公司 一种用于燃煤锅炉启停阶段的喷氨控制方法
CN111530449B (zh) * 2020-06-09 2021-08-10 江苏龙净科杰环保技术有限公司 一种烟气壁流式除尘低温脱硝蜂窝式催化剂及其制备工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4499202A (en) * 1982-06-29 1985-02-12 Intevep, S.A. Hydrocracking catalyst
CN104815697A (zh) * 2015-05-20 2015-08-05 南开大学 一种用于蓖麻油制备生物航空煤油超分散加氢脱氧和加氢异构化催化剂的制备方法
CN105148904A (zh) * 2015-08-28 2015-12-16 武汉京运通环保工程有限公司 用于低温条件下的烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN105126816A (zh) * 2015-08-28 2015-12-09 山东天璨环保科技有限公司 烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN107138180B (zh) * 2017-03-15 2019-08-02 邵武永太高新材料有限公司 一种多孔沸石类催化剂载体及其制备方法以及催化剂
CN107983415B (zh) * 2017-11-22 2020-08-07 华南农业大学 一种以微孔淀粉为模板的蜂窝状TiO2多孔微球及其制备方法
CN108622940B (zh) * 2018-06-27 2020-02-21 五邑大学 一种多孔径二氧化锰的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110385123A (zh) 2019-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4860076B2 (ja) 窒素酸化物の選択的接触還元のための触媒の製造方法
US6027697A (en) Method and apparatus for treating combustion exhaust gases
CN110385123B (zh) 有效抵抗硫酸氢铵毒害的脱硝催化剂及其制备方法
CN110270324B (zh) 颗粒状蜂窝脱硝催化剂及其制备方法
US9302251B2 (en) NOx removal catalyst for high-temperature flue gas, manufacturing method thereof, and NOx removal method for high-temperature flue gas
CN112108151B (zh) 一种γ-氧化铁负载的钒钨钛催化剂及其制备方法
CN111013599A (zh) 一种玻璃窑炉烟气用脱硝催化剂的制备方法
RU2493908C2 (ru) Катализатор окисления ртути и способ его приготовления
CN112023915A (zh) 一种碳气凝胶负载三氧化钼催化剂的制备方法和产品及其应用
KR100439005B1 (ko) 고온용 배연탈질 선택적 환원 촉매 및 이의 제조방법
CN114011449A (zh) 含氮有机物掺杂改性制备抗重/碱金属中毒脱硝催化剂的方法、改性后的脱硝催化剂
CN114011400A (zh) 酸性体系垃圾焚烧scr脱硝催化剂的制备方法、制得的脱硝催化剂
KR102378405B1 (ko) 암모니아를 이용한 질소산화물 제거용 선택적 환원촉매 및 그 제조방법 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법
CN105561781A (zh) 一种低温SCR催化剂在烧结烟气中脱除NOx的方法
KR101109483B1 (ko) 질소산화물 제거용 담지 촉매, 그 제조 방법 및 이를 이용한 질소산화물의 제거 방법
CN111804306B (zh) 一种脱硝催化剂及其制备方法和应用
CN115999578A (zh) 原位脱除NOx的催化剂的制备方法及其应用
KR102081628B1 (ko) Scr 폐촉매를 이용한 scr 촉매의 제조방법
EP1360006A1 (en) A catalyst for selective catalytic reduction of nitrogen oxides and a method for preparing the same
KR102224335B1 (ko) 가스상 암모니아를 질소로 전환하는 선택적 산화촉매 및 그 그 제조방법
CN113398919A (zh) 一种城市污泥制备涂覆式脱硝催化剂的方法
WO2021092829A1 (zh) 一种玻璃窑炉烟气用脱硝催化剂的制备方法
KR20160039411A (ko) 저온에서의 질소산화물 제거용 망간-세리아-텅스텐-티타니아 촉매 및 그 제조방법
CN109647175A (zh) 一种氰尿酸脱硝剂及其制备方法和应用
KR20140102925A (ko) 암모니아를 질소로 전환하는 선택적 산화 촉매 및 이를 이용한 선택적 산화 효율을 증진시키는 촉매의 제조방법

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant