CN110743533A - 一种脱硝催化剂的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硝催化剂的生产工艺，包括如下步骤：A1.混炼；A2.过滤；A3.陈腐；A4.挤出成型：将陈腐后的原料投入挤出机，使得原料从挤出机模具中挤出，形成蜂窝状的催化剂粗产品；A5.防护：使用防护纸壳将催化剂粗产品包装并封闭；A6.一级干燥：将防护后的催化剂粗产品设置于推车上并推入干燥室内干燥；A7.二级干燥；A8.焙烧；A9.切割；A10.打包；步骤A6分为四个阶段，第一阶段为升温恒湿阶段，第二阶段为恒温恒湿阶段，第三阶段为恒温降湿阶段，第四阶段为平缓降温阶段。本发明具有以下优点和效果：该生产工艺防止了催化剂产品表面产生裂纹，保证催化剂产品的结构强度。

Description

一种脱硝催化剂的生产工艺
技术领域
本发明涉及脱硝催化剂领域，特别涉及一种脱硝催化剂的生产工艺。
背景技术
NOx是形成酸雨、光化学烟雾和大气臭氧层破坏的主要污染物。因此，如何有效的脱除烟气中的氮氧化物成为迫切需要解决的问题。目前的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）利用氨等还原剂，通过催化剂的作用，有选择性将废气中NOx还原转化为对大气无害的N2和H2O，具有选择性好和效率高等特点，成为目前应用最广泛的烟气脱硝技术。现有的SCR脱硝工艺均采用固定床脱硝反应器，催化剂采用蜂窝式、板式或波纹式，催化剂以模块的形式放置在反应器内。在反应床层前面首先注入还原剂NH3，让NH3与烟气中的NOx充分混合，通过脱硝催化剂床层，将NOx催化还原为N2。
SCR脱硝催化剂的生产工艺主要包括：混炼、过滤、陈腐、挤出、干燥、焙烧、切割、包装以及出厂。其中，混炼消耗制作催化剂的原料的主要工序，SCR脱硝催化剂的原料主要包括纯钛白粉、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维、硬脂酸、PEO、CMC、木浆、MEA等，混炼工序主要是将原料混合搅拌并将混合原料产生的氨气等中间气体排出。过滤工序主要是对混炼后原料进行预挤出的工作，使得原料成为条状的粗产品，方便后序陈腐工序的进行。陈腐主要是将过滤后的粗产品进行陈放发酵。挤出工序是产品的成形工序，操作人员将陈腐后的粗产品投入至挤出机中，然后催化剂产品从挤出机的模具中挤出，形成蜂窝状的催化剂产品。干燥工序是将挤出的催化剂产品置于干燥室中干燥，干燥的目的主要是为了去除催化剂产品中的大部分水分，使得催化剂产品硬化。焙烧是将干燥后催化剂产品煅烧，提升催化剂产品的硬度等参数性能。切割工序主要是对催化剂产品的两端端面进行切割，修正催化剂产品的尺寸并使得催化剂产品两端端面呈完全开放的蜂窝状。
但是，在现有的脱硝催化剂生产工艺中，挤出工序到干燥工序对催化剂产品缺少一定的防护，使得催化剂产品直接裸露干燥，在干燥时容易造成催化剂产品表面产生裂纹，对催化剂产品的结构强度具有不良影响。
为此，亟需一种脱硝催化剂的生产工艺，该生产工艺防护了挤出成型后的催化剂产品，使得催化剂产品在干燥室受热更均匀，从而防止催化剂产品表面产生裂纹，保证催化剂产品的结构强度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种脱硝催化剂的生产工艺，该生产工艺防护了挤出成型后的催化剂产品，使得催化剂产品在干燥室受热更均匀，从而防止催化剂产品表面产生裂纹，保证催化剂产品的结构强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种脱硝催化剂的生产工艺，包括如下步骤：
A1.混炼：在混料机中加入纯钛白粉、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维、硬脂酸、PEO、CMC、木浆、MEA等原料并搅拌；
A2.过滤：接收混料机中混炼完毕的原料并将原料预挤出，形成条状粗产品；
A3.陈腐：将过滤后的条状粗产品陈放，陈放周期为24小时；
A4.挤出成型：将陈腐后的原料投入挤出机，使得原料从挤出机模具中挤出，形成蜂窝状的催化剂粗产品；
A5.防护：使用防护纸壳将催化剂粗产品包装并封闭；
A6.一级干燥：将防护后的催化剂粗产品设置于推车上并推入干燥室内干燥；
A7.二级干燥：将一级干燥后的产品置于隧道式干燥窑中干燥；
A8.焙烧：将二级干燥后的产品设置于电加热网带窑中煅烧；
A9.切割：使用立式双头切割机切割产品两端的端面，使得产品两端蜂窝状开口不出现封堵；
A10.打包；
所述步骤A6分为四个阶段，第一阶段为升温恒湿阶段，第二阶段为恒温恒湿阶段，第三阶段为恒温降湿阶段，第四阶段为平缓降温阶段。
通过采用上述技术方案，在催化剂产品挤出成型后，对催化剂产品进行包装封闭，然后将包装后的催化剂产品置于干燥室内进行一级干燥，一级干燥分为升温恒湿、恒温恒湿、恒温降湿以及平缓降温四个阶段，使得催化剂的湿度环境逐渐降低，而非直接将催化剂产品暴露在干燥环境中干燥，从而防护了催化剂产品，催化剂产品表面产生裂纹，保证催化剂产品的结构强度。
本发明进一步设置为，在所述步骤A6中的恒温恒湿阶段中，干燥室温度缓慢升高至一定值，同时湿度降低，直至催化剂蜂窝体内部的水分向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面的水分蒸发速度平衡，然后干燥室在该恒温恒湿状态下维持一定时间，干燥催化剂蜂窝体内的水分。
通过采用上述技术方案，当干燥室温度恒定后降低加湿速率，使得干燥室湿度降低至一定值时，催化剂蜂窝体内部水分朝向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面水分的蒸发速度平衡，从而使得催化剂蜂窝体内的水分不断减少并补充催化剂表面的水分，防止催化剂表面水分过分流失而产生裂纹，也使得催化剂在干燥的过程中保持其内水分的均匀性，防止催化剂产生大量的结构应力而影响催化剂的结构强度。
本发明进一步设置为，在所述步骤A6中的恒温降湿阶段中，干燥室内的温度升高至一定值，使得干燥室内的湿度降低，然后干燥室内的温度升高至一定值，使得干燥室内的湿度进一步降低，经历3-4个这样的过程，使得催化剂蜂窝体内的含水率达标。
通过采用上述技术方案，将降湿过程分为3-4个小循环，使得干燥室湿度环境按阶段降低，从而防止催化剂表面由于湿度变化剧烈而产生裂纹。
本发明进一步设置为，在所述步骤A6中的平缓降温阶段中，干燥室内在封闭状态下自然降温，直至干燥室内的温度降至常温后取出催化剂。
通过采用上述技术方案，缓慢降低干燥室内的温度，直至干燥室内的温度与外界温度一致时取出催化剂，防止温度变化剧烈而引起催化剂表面产生裂纹。
本发明进一步设置为，所述防护纸壳接触催化剂蜂窝状端面的表面密封，而所述防护纸壳的其余表面与干燥室内空气环境连通。
通过采用上述技术方案，防护纸壳使得催化剂两端蜂窝状表面密封，并且使得催化剂其他表面与外界连通，从而使得催化剂受热时，其蜂窝体内的水分朝向其外表面扩散，从而使得催化剂在受热时的水分分布均匀，防止催化剂局部过于干裂的情况，从而防止催化剂在干燥时产生裂纹。
本发明进一步设置为，所述防护纸壳不接触催化剂蜂窝状端面的表面分层设置并由防护纸壳内至防护纸壳外依次设有内表面层、中间层以及外表面层；所述中间层垂直于催化剂产品长度方向的截面呈S形，从而形成沿环绕催化剂方向交替排列的蒸发槽以及受热槽，所述内表面层开设有与所述蒸发槽连通的蒸发孔，所述外表面层开设有与所述受热槽连通的进热孔。
通过采用上述技术方案，当干燥室内处于升温恒湿状态以及恒温恒湿状态时，干燥室的热量借助空气通过进热孔辐射至受热槽内，从而使得封闭催化剂表面的中间层以及内表面层升温，使得催化剂的温度上升，从而使得催化剂蜂窝体内的水分朝向催化剂表面扩散，然后催化剂表面的水分通过蒸发孔进入蒸发槽内，从而使得催化剂表面的水分蒸发，而催化剂表面通过蒸发孔以及蒸发槽与干燥室内连通，使得干燥室内的湿度环境在催化剂局部表面过分干燥时补充水分，防止催化剂表面产生裂纹。
本发明进一步设置为，所述蒸发槽内设有轴线与所述蒸发孔轴线重合的连接细杆，所述连接细杆一端与所述蒸发槽远离所述蒸发孔的表面固定，另一端朝向蒸发孔；所述连接细杆靠近蒸发孔的一端固定有第一金属片，所述第一金属片靠近所述蒸发孔的表面固定有第二金属片，所述第二金属片与所述中间层开设所述蒸发孔的表面间隙配合，所述第一金属片的膨胀系数小于所述第二金属片。
通过采用上述技术方案，当干燥室内的温度较高时，第二金属片的伸长量大于第一金属片的伸长量，而第二金属片与第一金属片贴合固定，从而使得第二金属片朝向第一金属片方向弯曲，从而使得蒸发孔的开口与蒸发槽内的开度增大，进而可以增大催化剂表面的水分蒸发，从而使得在防护纸壳包裹下的催化剂表面蒸发速率受外界温度环境变化的调控。
本发明进一步设置为，所述连接细杆由陶瓷细棒切割制成。
通过采用上述技术方案，陶瓷材料热膨胀量小，防止干燥室内处于高温环境时连接细杆伸长而堵塞蒸发孔。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
在催化剂产品挤出成型后，对催化剂产品进行包装封闭，然后将包装后的催化剂产品置于干燥室内进行一级干燥，一级干燥分为升温恒湿、恒温恒湿、恒温降湿以及平缓降温四个阶段，使得催化剂的湿度环境逐渐降低，而非直接将催化剂产品暴露在干燥环境中干燥，从而防护了催化剂产品，催化剂产品表面产生裂纹，保证催化剂产品的结构强度；
当干燥室温度恒定后降低加湿速率，使得干燥室湿度降低至一定值时，催化剂蜂窝体内部水分朝向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面水分的蒸发速度平衡，从而使得催化剂蜂窝体内的水分不断减少并补充催化剂表面的水分，防止催化剂表面水分过分流失而产生裂纹，也使得催化剂在干燥的过程中保持其内水分的均匀性，防止催化剂产生大量的结构应力而影响催化剂的结构强度；
防护纸壳使得催化剂两端蜂窝状表面密封，并且使得催化剂其他表面与外界连通，从而使得催化剂受热时，其蜂窝体内的水分朝向其外表面扩散，从而使得催化剂在受热时的水分分布均匀，防止催化剂局部过于干裂的情况，从而防止催化剂在干燥时产生裂纹。
附图说明
图1是一种脱硝催化剂的生产工艺的步骤示意图；
图2是防护纸壳表面的分层结构示意图。
图中：1、内表面层；11、蒸发孔；2、外表面层；21、进热孔；3、中间层；31、蒸发槽；32、受热槽；33、连接细杆；34、第一金属片；35、第二金属片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种脱硝催化剂的生产工艺，包括如下步骤：
A1.混炼：在混料机中加入纯钛白粉、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维、硬脂酸、PEO、CMC、木浆、MEA等原料并搅拌。
A2.过滤：接收混料机中混炼完毕的原料并将原料预挤出，形成条状粗产品；
A3.陈腐：将过滤后的条状粗产品陈放，陈放周期为24小时；
A4.挤出成型：将陈腐后的原料投入挤出机，使得原料从挤出机模具中挤出，形成蜂窝状的催化剂粗产品；
A5.防护：使用防护纸壳将催化剂粗产品包装并封闭；
A6.一级干燥：将防护后的催化剂粗产品设置于推车上并推入干燥室内干燥。
本步骤分为四个阶段，第一阶段为升温恒湿阶段，干燥室室内温度由室温升高至40℃，升温速率为1℃/min,湿度保持在90%。在升温时保持干燥室内的湿度恒定，防止催化剂在升温过程中过于干燥而开裂。
第二阶段为恒温恒湿阶段，干燥室温度由40℃缓慢升高至45℃，同时调低干燥室内的湿度至70%，使得催化剂蜂窝体内部的水分向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面的水分蒸发速度平衡，然后干燥室在该恒温恒湿状态下维持一定时间，干燥催化剂蜂窝体内的水分。
在该阶段中，催化剂蜂窝体内部水分朝向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面水分的蒸发速度平衡，从而使得催化剂蜂窝体内的水分不断减少并补充催化剂表面的水分，防止催化剂表面水分过分流失而产生裂纹，也使得催化剂在干燥的过程中保持其内水分的均匀性，防止催化剂产生大量的结构应力而影响催化剂的结构强度。
第三阶段为恒温降湿阶段，干燥室内的温度升高至50℃，使得干燥室内的湿度降低至60%，然后干燥室内的温度升高至55℃，使得干燥室内的湿度进一步降低至55%，经历3个这样的过程，且升温速率控制在1℃/min，使得催化剂蜂窝体内的含水率达标。
该阶段将降湿过程分为3个小循环，使得干燥室湿度环境按阶段降低，从而防止催化剂表面由于湿度变化剧烈而产生裂纹。
第四阶段为平缓降温阶段，封闭干燥室，干燥室内的温度自然下降，直至干燥室内的温度降至常温后取出催化剂；
A7.二级干燥：将一级干燥后的产品置于隧道式干燥窑中干燥；
A8.焙烧：将二级干燥后的产品设置于电加热网带窑中煅烧；
A9.切割：使用立式双头切割机切割产品两端的端面，使得产品两端蜂窝状开口不出现封堵；
A10.打包。
在上述步骤A5-A6中所用到的防护纸壳呈矩形盒状结构，防护纸壳在包装封闭催化剂产品时各表面完全贴合催化剂产品，且防护纸壳两端表面为单层结构，结合图2所示，防护纸壳的其余表面由内至外依次设有内表面层1、中间层3以及外表面层2。内表面层1与外表面层2呈薄片状，为纸质材料，中间层3由耐高温塑料制成，其垂直于防护纸壳长度方向的截面呈S形环绕催化剂延伸，使得内表面层1与外表面层2之间形成环绕催化剂依次交替排列的蒸发槽31以及受热槽32。蒸发槽31与受热槽32的横断面均呈矩形，蒸发槽31与受热槽32的长度方向均与防护纸壳的长度方向一致，且蒸发槽31两端分别与防护纸壳两端表面连通，受热槽32两端分别与防护纸壳两端表面连通。内表面层1靠近催化剂的表面开设并布满蒸发孔11，蒸发孔11的开口呈圆形，且蒸发孔11与中间层3的蒸发槽31内部连通。外表面层2靠近防护纸壳外的表面开设并布满进热孔21，进热孔21的开口呈圆形，且进热孔21与中间层3的受热槽32内部连通。防护纸壳的蒸发槽31内设有连接细杆33、第一金属片34以及第二金属片35。连接细杆33为截面呈圆形的细杆状结构，由陶瓷细棒切割制成，其轴线与蒸发槽31的长度方向垂直，且连接细杆33与蒸发槽31远离内表面层1的表面粘贴固定，此外，连接细杆33的轴线与蒸发孔11的轴线重合。第一金属片34与第二金属片35均为矩形片状，且第一金属片34与第二金属片35的长宽比均大于3。第一金属片34一侧表面中心与连接细杆33靠近蒸发孔11的一端固定，另一侧表面与第二金属片35远离蒸发孔11的表面贴合并固定，第一金属片34的膨胀系数小于第二金属片35的膨胀系数，且第二金属片35远离第一金属片34的表面与内表面层1靠近蒸发槽31的表面留有间隙。当干燥室内的温度较高时，第二金属片35的伸长量大于第一金属片34的伸长量，而第二金属片35与第一金属片34贴合固定，从而使得第二金属片35朝向第一金属片34方向弯曲，从而使得蒸发孔11的开口与蒸发槽31内的开度增大，进而可以增大催化剂表面的水分蒸发，从而使得在防护纸壳包裹下的催化剂表面蒸发速率受外界温度环境变化的调控。
本防护纸壳的作用原理为：
当干燥室处于步骤A6的第一阶段时，干燥室内的温度上升，使得蒸发孔11的开度逐渐增大，此时，干燥室内的湿度较高，通过蒸发孔11补充了催化剂表面的水分，且干燥室内的温度升高，干燥室内的热量通过进热孔21进入受热槽32内，使得防护纸壳以及催化剂逐渐受热；
当干燥室处于步骤A6的第二阶段时，干燥室内的温度升高至一定值，蒸发孔11的开度一定，而干燥室内的湿度降低至一定值，使得催化剂表面的水分通过蒸发孔11与蒸发槽31开始向干燥室内扩散，此时，催化剂蜂窝体内的水分受热并不断朝向催化剂表面扩散，补充了催化剂表面的水分，使得催化剂在干燥室的水分均匀，防止催化剂由于受热时水分不均匀产生大量的结构应力而影响催化剂的结构强度。
当干燥室处于步骤A6的第三阶段时，干燥室内的温度阶段性上升，使得第二金属片35的弯曲程度逐渐变大，使得蒸发孔11的开度进一步增大，从而增大了催化剂表面的水分蒸发量，进一步干燥催化剂。
当干燥室处于步骤A6的第四阶段时，干燥室内的温度自然冷却，使得第二金属片35逐渐恢复形变，从而使得蒸发孔11的开度减小，减缓了催化剂表面的水分蒸发，使得催化剂达到二级干燥前的含水率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：包括如下步骤：
A1.混炼：在混料机中加入纯钛白粉、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维、硬脂酸、PEO、CMC、木浆、MEA等原料并搅拌；
A2.过滤：接收混料机中混炼完毕的原料并将原料预挤出，形成条状粗产品；
A3.陈腐：将过滤后的条状粗产品陈放，陈放周期为24小时；
A4.挤出成型：将陈腐后的原料投入挤出机，使得原料从挤出机模具中挤出，形成蜂窝状的催化剂粗产品；
A5.防护：使用防护纸壳将催化剂粗产品包装并封闭；
A6.一级干燥：将防护后的催化剂粗产品设置于推车上并推入干燥室内干燥；
A7.二级干燥：将一级干燥后的产品置于隧道式干燥窑中干燥；
A8.焙烧：将二级干燥后的产品设置于电加热网带窑中煅烧；
A9.切割：使用立式双头切割机切割产品两端的端面，使得产品两端蜂窝状开口不出现封堵；
A10.打包；
所述步骤A6分为四个阶段，第一阶段为升温恒湿阶段，第二阶段为恒温恒湿阶段，第三阶段为恒温降湿阶段，第四阶段为平缓降温阶段。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：在所述步骤A6中的恒温恒湿阶段中，干燥室温度缓慢升高至一定值，同时湿度降低，直至催化剂蜂窝体内部的水分向催化剂表面扩散的速度与催化剂表面的水分蒸发速度平衡，然后干燥室在该恒温恒湿状态下维持一定时间，干燥催化剂蜂窝体内的水分。
3.根据权利要求2所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：在所述步骤A6中的恒温降湿阶段中，干燥室内的温度升高至一定值，使得干燥室内的湿度降低，然后干燥室内的温度升高至一定值，使得干燥室内的湿度进一步降低，经历3-4个这样的过程，使得催化剂蜂窝体内的含水率达标。
4.根据权利要求3所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：在所述步骤A6中的平缓降温阶段中，干燥室内在封闭状态下自然降温，直至干燥室内的温度降至常温后取出催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：所述防护纸壳接触催化剂蜂窝状端面的表面密封，而所述防护纸壳的其余表面与干燥室内空气环境连通。
6.根据权利要求5所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：所述防护纸壳不接触催化剂蜂窝状端面的表面分层设置并由防护纸壳内至防护纸壳外依次设有内表面层(1)、中间层(3)以及外表面层(2)；所述中间层(3)垂直于催化剂产品长度方向的截面呈S形，从而形成沿环绕催化剂方向交替排列的蒸发槽(31)以及受热槽(32)，所述内表面层(1)开设有与所述蒸发槽(31)连通的蒸发孔(11)，所述外表面层(2)开设有与所述受热槽(32)连通的进热孔(21)。
7.根据权利要求6所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：所述蒸发槽(31)内设有轴线与所述蒸发孔(11)轴线重合的连接细杆(33)，所述连接细杆(33)一端与所述蒸发槽(31)远离所述蒸发孔(11)的表面固定，另一端朝向蒸发孔(11)；所述连接细杆(33)靠近蒸发孔(11)的一端固定有第一金属片(34)，所述第一金属片(34)靠近所述蒸发孔(11)的表面固定有第二金属片(35)，所述第二金属片(35)与所述中间层(3)开设所述蒸发孔(11)的表面间隙配合，所述第一金属片(34)的膨胀系数小于所述第二金属片(35)。
8.根据权利要求7所述的一种脱硝催化剂的生产工艺，其特征是：所述连接细杆(33)由陶瓷细棒切割制成。
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