CN113441131A - 一种co-ch-scr协同脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱销催化技术领域，尤其涉及了一种CO‑CH‑SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，该CO‑CH‑SCR协同脱硝催化剂主材采用TiO2，活性物质为V2O5占比3%～4%，三氧化钼约3%，其他多种催化因子为1%，该CO‑CH‑SCR协同脱硝催化剂采用改性V‑MO‑Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子。该CO‑CH‑SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，技术成熟，CO‑CH‑SCR协同脱硝催化剂所能达到的适合温度为200～420℃，为宽温型，在不喷氨的工况下脱硝效率为75%，在少量喷氨协同作用下，脱硝效率≥95%，氨逃逸低，反应温度低，反应温度为150～420℃，避免了NH3储藏运输问题，增加脱硝的经济性和可操作性，且系统运行的稳定性、无氨逃逸引起的危险与污染，能耗低，可大量节省焦炉煤气。

Description

一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及脱销催化技术领域，具体为一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
目前烟气脱硝超净排放工程所采用的SCR催化剂大多数为NH3-SCR催化剂，该催化剂技术成熟、处理效果好、可靠性高，是目前应用最广泛的烟气脱硝技术，但随着应用越来越多，NH3-SCR技术的缺陷也日益暴露了出来。
首先，该技术要消耗氨气，因此需要建设整套的氨水储存、输送系统，并投入运营成本，其次，运行中使用的氨气不可避免的会形成逃逸，造成尾部设备腐蚀带来危险，也造成二次污染，第三，NH3-SCR催化剂会将烟气中的SO2氧化为SO3，而SO3会与NH3反应生成NH4HSO3和(NH4)2SO4，NH4HSO3和(NH4)2SO4在烟气中以气溶胶的形式存在，经过时间积累，不仅会引起下游管道堵塞，还会直接附着在催化剂上和布袋上，造成催化剂中毒，布袋阻力加大，降低脱硝处理效果，提高运行成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂主材采用TiO2，活性物质为V2O5占比3%～4%，三氧化钼约3%，其他多种催化因子为1%。
优选的，该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂采用改性V-MO-Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子。
一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，包括以下步骤：
S1；通过将多种金属盐类加入到混合箱内部，启动搅拌装置混料的同时向混合箱内部加入适量的水，使多种金属盐类溶于水形成金属盐溶液，静置一段时间，使多种金属盐类完全溶于水；
S2；向完全溶解后的金属盐溶液中加入钛白粉，边接入钛白粉的同时进行搅拌混料，搅拌混合完全后，对搅拌后的混合料进行称重，并记录下称重的数据；
S3；将步骤2中的混合料放入陈化冷却塔中进行陈化冷却，将需要陈化的混合料中的部分热量利用和吸收，蒸发一定量的水分，并使用干燥机对混合料进行干燥；
S4；将干燥后的混合料取出，加入到成型机内部，启动成型机，将混合后的物料挤出，将挤出后的物料放置在不透光，不通空气的室内，保持一定温度和湿度，储存一段时间，进行陈腐；
S5；将经过陈腐后的混合料放入煅烧炉中进行煅烧，煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，将所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却；
S6；使用切割机将冷却后的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行切割成块，然后进行模块化包装。
优选的，步骤4中在进行陈腐前，应对挤出后的物料进出除尘操作。
优选的，步骤5中煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂中煅烧炉内应富含氧气，步骤5中煅烧的温度为300℃～600℃。
优选的，步骤5中对所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却的环境应不透光且干燥通风。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，采用改性V-W-Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子，技术成熟，CO-CH-SCR协同脱硝催化剂所能达到的适合温度为200～420℃，为宽温型，在不喷氨的工况下脱硝效率为75%，在少量喷氨协同作用下，脱硝效率≥95%，氨逃逸低。
2.该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，反应温度低，反应温度为150～420℃，焦炉烟气含有一定量的CO和少量CH4，钢铁烧结机烟气中含有大量CO都可以作为还原剂使用，避免了NH3储藏运输问题，大大增加脱硝的经济性和可操作性，无NH4HSO4与(NH4)2SO4生成，不堵塞下游管路，系统运行的稳定性、可靠性更好，无氨逃逸引起的危险与污染，能耗低，由于不需要补燃升温，可以大量节省焦炉煤气，由于不喷氨，整个设备不需要稀释风机、氨水泵、补燃风机等，设备电耗低。
3.该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂及其制备方法，通过试验可以科学的鉴定CO-CH-SCR协同催化剂是否可以替换现有的催化剂，为该催化剂的行业推广奠定基础，可以科学的检验CO-CH-SCR协同催化剂模块在焦化行业的最佳空速、最佳反应适应温度，以进一步在焦化领域推广使用。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种技术方案：一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂主材采用TiO2，活性物质为V2O5占比3%～4%，三氧化钼约3%，其他多种催化因子为1%，该采用CO-CH-SCR协同脱硝催化剂改性V-MO-Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子。
本发明提供一种技术方案：一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，包括以下步骤：
S1；通过将多种金属盐类加入到混合箱内部，启动搅拌装置混料的同时向混合箱内部加入适量的水，使多种金属盐类溶于水形成金属盐溶液，静置一段时间，使多种金属盐类完全溶于水；
S2；向完全溶解后的金属盐溶液中加入钛白粉，边接入钛白粉的同时进行搅拌混料，搅拌混合完全后，对搅拌后的混合料进行称重，并记录下称重的数据；
S3；将步骤2中的混合料放入陈化冷却塔中进行陈化冷却，将需要陈化的混合料中的部分热量利用和吸收，蒸发一定量的水分，并使用干燥机对混合料进行干燥；
S4；将干燥后的混合料取出，加入到成型机内部，启动成型机，将混合后的物料挤出，将挤出后的物料放置在不透光，不通空气的室内，保持一定温度和湿度，储存一段时间，进行陈腐；
S5；将经过陈腐后的混合料放入煅烧炉中进行煅烧，煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，将所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却；
S6；使用切割机将冷却后的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行切割成块，然后进行模块化包装。
步骤4中在进行陈腐前，应对挤出后的物料进出除尘操作，步骤5中煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂中煅烧炉内应富含氧气，步骤5中煅烧的温度为300℃～600℃，步骤5中对所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却的环境应不透光且干燥通风，该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂采用改性V-W-Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子，技术成熟，CO-CH-SCR协同脱硝催化剂所能达到的适合温度为200～420℃，为宽温型，在不喷氨的工况下脱硝效率为75%，在少量喷氨协同作用下，脱硝效率≥95%，氨逃逸低。
由于焦炉烟气、兰炭烟气、烧结烟气、燃煤锅炉烟气、热风炉中含有大量的还原氛，例如CO、CH4、H2、NH3等，在一定催化条件和温度下，能将NOx还原为N2，因此CO-CH-SCR协同催化剂将CO、H2、碳氢化合物（CmHn）和NOx气体在催化剂活性位吸附，促使其进行氧化还原反应，在催化剂窗口温度下，CO氧化成为CO2，H2氧化成H2O，碳氢化合物氧化成H2O和CO2；NOx还原成N2和O2，催化剂脱硝不生成新的有害物质，最终以水、二氧化碳、氧气、氮气的方式排放，催化剂脱硝，最终能将NOx降到50mg/m3以下，相比于其他脱硝方法具有优势。
该CO-CH-SCR协同催化剂将在使用时会发生以下反应：NO+CO→N2+CO2；NO+CO→NO2+CO2；NO+CmHn→N2+CO2+H2O。
为检测该CO-CH-SCR协同催化剂将的脱销下过，安排了如下实验：安排有关专业监测技术人员携带专业仪器对焦炉烟气成分进行监测，对烟气中所含有的还原氛进行分析，以计算脱硝催化剂在不喷氨的工况，烟气中还原氛的浓度能确保CO-CH-SCR协同催化剂达到的最大脱硝效率是多少，如果烟气中还原氛浓度不足以达到环保要求的脱硝效率，以确定最低的补充喷氨量。
采用SCR催化剂中试评价撬装装置，不需要建设新的试验装置，仅仅在SDS脱硫布袋除尘器后引入一股脱硫后的焦炉烟气进入SCR催化剂中试评价撬装装置，进行脱硝催化剂中试评价撬装装置后再输送至SCR反应器之后的烟气管道与SCR反应器后的烟气汇合再经引风机排入烟囱，该股烟气通过一台引风机引出，烟气量为5000m3/h，引风机压头5000pa，烟气温度220～230℃，该股烟气经引风机引入SCR催化剂中试评价撬装装置，装置内装有25孔CO-CH-SCR协同催化剂。
CO-CH-SCR协同催化剂如果在目前烟气状况下，设备不需要喷氨的状况下能脱硝效率满≥60%，按照150万t/a焦化计算，每个月可以节省20%氨水70t/a左右，焦炉煤气约40万m3/a,耗电量2.5万kw.h（主要是稀释风机、氨水泵、助燃风机耗电等），每月可节省大量的运行成本。
通过试验可以科学的检验CO-CH-SCR协同催化剂在焦炉低温烟气（220℃）中的脱硝效率，检验CO-CH-SCR协同催化剂模块在焦化行业的最佳空速、最佳反应适应温度，研究在焦炉烟道气脱硝工程中用CO-CH-SCR协同催化剂全面替代NH3-SCR常规催化剂的可行性，以进一步在焦化领域推广使用。
焦炉烟气脱硝中、在富氧条件下，CO-CH-SCR协同催化剂上，CO，烷烃和烯烃可选择性还原NOx，富氧条件下CO，CmHn如CH4、C2H4、C3H6、C3H8甚至辛烷等长链烃都可在氧气存在下选择性还原NO，C1～C10的烃中C–H和C–C键的平均键能随碳原子数的增加而减少，因此NO和直链烃反应的速率随着烃中碳原子数的增加而增加；支链CmHn的平均键能比直链的高，所以直链烃的还原性高于有支链的烃类。
因此焦炉烟气中富含的还原氛能够对NOX起到很好的还原作用，能在不喷氨的状况下，能将大量的NOx还原为N2，至少能达到60%以上的效率。在少量喷氨的状况下能达到90%以上的脱硝效率，该CO-CH-SCR协同催化剂为宽温催化剂，可以满足200～420℃的烟气温度下，具有很高的脱硝效率，该CO-CH-SCR协同催化剂为宽温催化剂可以不喷氨或者仅仅少量喷氨状况下就能达到环保要求的NOx排放标准，节约了运行成本，由于不喷氨或少量喷氨，氨逃逸大大降低，可以减少尾部余热锅炉和烟囱的腐蚀。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，其特征在于：该CO-CH-SCR协同脱硝催化剂主材采用TiO2，活性物质为V2O5占比3%～4%，三氧化钼约3%，其他多种催化因子为1%。
2.根据权利要求1所述的一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，其特征在于：该采用CO-CH-SCR协同脱硝催化剂改性V-MO-Ti体系催化剂作为载体，添加多种催化因子。
3.根据权利要求1-2所述的一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1；通过将多种金属盐类加入到混合箱内部，启动搅拌装置混料的同时向混合箱内部加入适量的水，使多种金属盐类溶于水形成金属盐溶液，静置一段时间，使多种金属盐类完全溶于水；
S2；向完全溶解后的金属盐溶液中加入钛白粉，边接入钛白粉的同时进行搅拌混料，搅拌混合完全后，对搅拌后的混合料进行称重，并记录下称重的数据；
S3；将步骤2中的混合料放入陈化冷却塔中进行陈化冷却，将需要陈化的混合料中的部分热量利用和吸收，蒸发一定量的水分，并使用干燥机对混合料进行干燥；
S4；将干燥后的混合料取出，加入到成型机内部，启动成型机，将混合后的物料挤出，将挤出后的物料放置在不透光，不通空气的室内，保持一定温度和湿度，储存一段时间，进行陈腐；
S5；将经过陈腐后的混合料放入煅烧炉中进行煅烧，煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂，将所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却；
S6；使用切割机将冷却后的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行切割成块，然后进行模块化包装。
4.根据权利要求3所述的一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，其特征在于：步骤4中在进行陈腐前，应对挤出后的物料进出除尘操作。
5.根据权利要求3所述的一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，其特征在于：步骤5中煅烧成型后制得CO-CH-SCR协同脱硝催化剂中煅烧炉内应富含氧气，步骤5中煅烧的温度为300℃～600℃。
6.根据权利要求3所述的一种CO-CH-SCR协同脱硝催化剂制备方法，其特征在于：步骤5中对所制得的CO-CH-SCR协同脱硝催化剂进行放置冷却的环境应不透光且干燥通风。
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