CN111686713A - 一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂及脱硝催化剂 - Google Patents

一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂及脱硝催化剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂脱硝催化剂，粘结剂包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料；有机粘结剂包含聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和聚氧化乙烯；无机粘结剂包含粘土和硅藻土；玻璃材料包含玻璃纤维和低温玻璃粉。该粘结剂作为助剂添加到催化剂活性物质中制成脱硝催化剂，可以明显提高脱硝催化剂的抗磨损性能和机械强度，延长催化剂的机械寿命，更加适用于中国燃煤电站煤质多变，燃烧工况多变等的情况。

Description

一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂及脱硝催化剂
技术领域
本发明涉及烟气脱硝领域，具体涉及一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂脱硝催化剂。
背景技术
燃煤电厂超低排放和节能改造，是推进煤炭清洁化利用、改善大气环境质量、缓解资源约束的重要举措。目前脱硝改造任务重，市场空间大，后续对脱硝催化剂的需求量也在不断增加，而催化剂生产厂家如雨后春笋般纷纷涌现，但是大部分生产厂家没有核心技术或者直接引进国外的生产技术和配方技术。导致国内脱硝催化剂质量良莠不齐，在电厂实际运行过程中，经常性的出现某使用单位脱硝催化剂因质量问题出现严重的磨损情况或者因磨损出现催化剂的整体坍塌，严重影响使用单位的连续稳定运行和安全生产。
发明内容
本发明的目的是为了有效提高现有脱硝催化剂的机械强度，延长脱硝催化剂的整体机械寿命，使脱硝催化剂能够适应更为复杂的工况条件，提供了一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂。
本发明采用如下技术方案：
一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂：包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料。有机粘结剂中各组分按质量份数计为：聚乙烯醇2～10份、羟丙基甲基纤维素5～20份、聚氧化乙烯1～5份；无机粘结剂中各组分按质量份数计为：粘土30～50份、硅藻土20～35份；玻璃材料中各组分按质量份数计为：玻璃纤维8～25份，低温玻璃粉1～3份。
所述聚乙烯醇为低黏度聚乙烯醇，其黏度是4～10mPa.s。
低黏度聚乙烯醇具有良好的润滑性和一定的延展性，能够有效降低催化剂主料钛白粉颗粒直接摩擦力，在催化剂成型的过程中，有利于催化剂挤出成型或者辊压成型，减小催化剂在挤出成型或辊压成型时的物料阻力。
所述羟丙基甲基纤维素为高黏度羟丙基甲基纤维素，其黏度是150000～200000mPa.s。
高黏度羟丙基甲基纤维素具有极强的粘附能力，能够有效的将催化剂中的钛白粉粘结到一起，在催化剂挤出成型或辊压成型时，避免因物料粘性小而造成无法成型。
所述无机粘结剂包括粘土和硅藻土。：脱硝催化剂在500～550℃高温焙烧后，有机粘结剂因高温燃烧无法其到成型的作用，粘土和硅藻土继续充当粘结剂的作用，保证催化剂在高温焙烧后依然保持其原有形状。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，玻璃纤维中的氧化纳含量≤1％，玻璃纤维长度是3～15mm，纤维直径是15～30um。
玻璃纤维中的氧化纳含量不能超过1％，是因为氧化纳含量高会直接影响脱硝催化剂的活性。玻璃纤维在脱硝催化剂高温焙烧后，可以有效的将无机粘结剂行程的颗粒粘连到一起，提高催化剂的粘附强度。
所述低温玻璃粉在脱硝催化剂高温焙烧后融化，在脱硝催化剂内部生成玻璃，使脱硝催化剂陶瓷化，提高了催化剂的强度和抗磨损性能，但是低温玻璃粉的添加量不能超过3％，超过后会明显降低脱硝催化剂的比表面积，影响脱硝催化剂的活性。
本发明还提到一种脱硝催化剂，采用上述的提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂制备所得。
本发明的有益效果：
(1)本发明公开的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂具有粘性强、易成型、粘附性强且具备陶瓷化的特点，不仅有利于脱硝催化剂的挤出成型或辊压成型，而且低温玻璃粉在高温焙烧后玻璃化，使得脱硝催化剂具有一定的陶瓷基材料的特性，显著提高了脱硝催化剂的强度和抗磨损性能，延长催化剂的机械寿命，更加适用于中国燃煤电站煤质多变，燃烧工况多变等的情况。
(2)本发明公开的粘结剂成分简单，来源广泛，且价格低廉，使用方便，在粉尘含量高的烟气条件中具有显著优势。
具体实施方式
本实施例为了验证公开的粘结剂的实际效果，选择活性成分配方固定，即钛白粉1000kg，偏钒酸铵20g，钼酸铵100g，单乙醇胺15ml，去离子水600g。
实施例1：
一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料。按照质量份数，有机粘结剂中聚乙烯醇2份、羟丙基甲基纤维素7份、聚氧化乙烯2份；无机粘结剂中粘土50份、硅藻土30份；玻璃材料中玻璃纤维8份，低温玻璃粉1份。
脱硝催化剂的制备方法为：
将20g的偏钒酸铵加入到600g(水温≥80℃)的去离子水中，向去离子水中缓慢加入15ml的单乙醇胺，待偏钒酸铵全部溶解后，加入100g的钼酸铵，待钼酸铵完全溶解后，将1000g的钛白粉加入溶液中，搅拌4h，待钛白粉变成浆液后，依次加入粘土10g、硅藻土6g、聚氧化乙烯0.4g、聚乙烯醇0.4g、羟丙基甲基纤维素1.4g、玻璃纤维1.6g、低温玻璃粉0.2g，搅拌3h，陈化24h后制备成型的脱硝催化剂，催化剂在500℃下焙烧5h得到成品脱硝催化剂。
本次测试时，收集了市场上常见的两家国产脱硝催化剂厂家的样品，同时做了磨损实验，并进行对比，具体测试结果如下:
厂家 磨损强度(mg/100U)
厂家A 101.17
厂家B 123.7
本发明 85.42
实施例2：
粘结剂包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料。有机粘结剂中聚乙烯醇5份、羟丙基甲基纤维素12份、聚氧化乙烯3份；无机粘结剂中粘土40份、硅藻土23份；玻璃材料中玻璃纤维15份，低温玻璃粉2份。
脱硝催化剂的制备方法为：
将20g的偏钒酸铵加入到600g(水温≥80℃)的去离子水中，向去离子水中缓慢加入15ml的单乙醇胺，待偏钒酸铵全部溶解后，加入100g的钼酸铵，待钼酸铵完全溶解后，将1000g的钛白粉加入溶液中，搅拌4h，待钛白粉变成浆液后，依次加入粘土8g、硅藻土4.6g、聚氧化乙烯0.6g、聚乙烯醇1g、羟丙基甲基纤维素2.4g、玻璃纤维3g、低温玻璃粉0.4g，搅拌3h，陈化24h后制备成型的脱硝催化剂，催化剂在500℃下焙烧5h得到成品脱硝催化剂。
具体测试结果如下:
厂家 磨损强度(mg/100U)
厂家A 101.17
厂家B 123.7
本发明实施例1 85.42
本发明 74.56
实施例3：
粘结剂包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料。按照质量份数，有机粘结剂中聚乙烯醇5份、羟丙基甲基纤维素15份、聚氧化乙烯2份；无机粘结剂中粘土30份、硅藻土25份；玻璃材料中玻璃纤维20份，低温玻璃粉3份。
脱硝催化剂的制备：
将20g的偏钒酸铵加入到600g(水温≥80℃)的去离子水中，向去离子水中缓慢加入15ml的单乙醇胺，待偏钒酸铵全部溶解后，加入100g的钼酸铵，待钼酸铵完全溶解后，将1000g的钛白粉加入溶液中，搅拌4h，待钛白粉变成浆液后，依次加入粘土6g、硅藻土5g、聚氧化乙烯0.4g、聚乙烯醇1g、羟丙基甲基纤维素3g、玻璃纤维4g、低温玻璃粉0.6g，搅拌3h，陈化24h后制备成型的脱硝催化剂，催化剂在500℃下焙烧5h得到成品脱硝催化剂。
具体测试结果如下:
厂家 磨损强度(mg/100U)
厂家A 101.17
厂家B 123.7
本发明实施例1 85.42
本发明实施例2 74.56
本发明实施例3 51.11
综上所述，本发明的粘结剂具有优异的粘性和粘附性能、且成型定型效果良好，玻璃粉融化后产生的陶瓷化效果与目前现有的脱硝催化剂对比，其抗磨损性能具有明显的优势。

Claims (10)

1.一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：包括有机粘结剂、无机粘结剂和玻璃材料；所述的有机粘结剂包含聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和聚氧化乙烯；所述的无机粘结剂包含粘土和硅藻土；所述的玻璃材料包含玻璃纤维和低温玻璃粉。
2.根据权利要求1所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述有机粘结剂中各组分按质量份数计为：聚乙烯醇2～10份、羟丙基甲基纤维素5～20份、聚氧化乙烯1～5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂其特征在于：所述聚乙烯醇为低黏度聚乙烯醇，其黏度是4～10mPa.s。
4.根据权利要求1或2所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素为高黏度羟丙基甲基纤维素，其黏度是150000～200000mPa.s。
5.根据权利要求1所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述无机粘结剂中各组分按质量份数计为：粘土30～50份、硅藻土20～35份。
6.根据权利要求1所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述的玻璃材料中各组分按质量份数计为：玻璃纤维8～25份，低温玻璃粉1～3份。
7.根据权利要求1或6所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，玻璃纤维中的氧化纳含量≤1％。
8.根据权利要求1或6所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述玻璃纤维的纤维长度是3～15mm，纤维直径是15～30um。
9.根据权利要求1或6所述的一种提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂，其特征在于：所述低温玻璃粉的融化温度是300～350℃。
10.一种脱硝催化剂，其特征在于，采用权利要求1到9任一项所述的提高脱硝催化剂机械强度的粘结剂制备所得。
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