CN114392758A

CN114392758A - 一种高钒脱硝催化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN114392758A
Application number: CN202210026459.3A
Authority: CN
Inventors: 崔广榆; 于雪丽
Original assignee: Henan Kangningte Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Henan Kangningte Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2022-04-26

Abstract

本发明属于脱硝催化剂技术领域，具体公开一种高钒脱硝催化剂及其制备方法，产品由以下重量百分比的原料制成：二氧化钛70‑90%、抗压剂和/或SCR液体硅溶胶2‑5%、三氧化钨1‑6%、硬脂酸0.5‑2%、羟乙基纤维素0.5‑2%、聚乙烯0.5‑2%、P₂O₅0.5‑3%、0.5‑3mm玻璃纤维2‑5%，功能性chop纤维1‑5%，五氧化二钒0.5‑10%，制备方法包括混炼、过滤预挤出、成型挤出、干燥、窑炉烧结，制备的产品具有活性高的优点。

Description

一种高钒脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于脱硝催化剂技术领域，尤其涉及一种高钒脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

选择性催化还原法SCR是目前国际上应用最广泛的烟气脱硝技术，在日本、欧洲、美国等国家或地区的大多数电厂中基本都应用此技术，由于其没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱硝效率高(可达90%以上)，运行可靠，便于维护，一次投资相对较低等诸多优点，得到了广泛的商业应用；在SCR系统中，催化剂的地位是举足轻重的，其催化性能直接影响到SCR系统的脱硝效果，钒用量的增加可以相应增加催化剂的活性位点，但随着钒含量的增加，目前能做的活性的量按照质量分数1-2%且五氧化二钒的添加方式是使用前驱体偏钒酸铵溶于单乙醇胺的方法溶解添加，但随着活性物质的提高，单乙醇胺的量也会逐步提高，提高的同时也加大了催化剂易燃的危险性；且单乙醇胺量的增加也会提高在坯体成型干燥开裂的概率，更严重的情况是坯体烧结后会出现大量的催化剂开裂现象，随之降低催化剂生产成品率，大大增加了催化剂生产投入成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种高钒脱硝催化剂及其制备方法，该方法能够保证产品物理、化学性能的同时确保钒含量均匀性、达到提高产品质量，提高产品性能的优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高钒脱硝催化剂，由以下重量百分比的原料制成：二氧化钛70-90%、脱硝催化剂抗压剂和/或SCR液体硅溶胶2-5%，其中抗压剂有机硅含量99%以上，烧结后存留不同规格的微孔、小孔、大孔，这些孔为整个反应提供反应场所，另一方面可以增加制品后期的耐磨性能，且液体硅胶有机催化材料有效率达到99.5%以上且酸性在0.5-1之间，三氧化钨1-6%、硬脂酸0.5-2%、羟乙基纤维素0.5-2%、聚乙烯0.5-2%、P₂O₅0.5-3%、0.5-3mm玻璃纤维2-5%，chop纤维1-5%，五氧化二钒0.5-10%，其中硬脂酸在催化剂坯体挤出时充当为脱模剂，降低催化剂坯体与模具的摩擦力，达到顺利挤出的作用，羟乙基纤维素与聚乙烯的在泥料捏合时使泥料有一定的粘合性，在后续烧结工段烧结后作为有机物燃烧，燃烧后存在大量的微孔、小孔、大孔；玻璃纤维既能提高催化剂抗压、也能提高磨损强度。

进一步的，所述chop纤维添加量为0.5-1%，所述三氧化钨添加量为2-5%，玻璃纤维添加量为2-3%，硅溶胶的添加量为2-3%，P₂O₅添加量为1%，五氧化二钒添加量为5-10%。

进一步的，所述五氧化二钒为活性物质，由前驱体偏钒酸铵经过单乙醇胺物质溶解，该前驱体经过生产窑炉在200-600℃下进行高温烧结过后，成为五氧化二钒活性物质，偏钒酸铵由液体偏钒酸铵和固体偏钒酸铵按1:1~7:3的比例组成。

一种高钒脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）原料混炼：将原料中除液体以外的偏钒酸铵加入混炼机中混炼5-6小时以后，于混炼原料熟化后期加入液体状偏钒酸铵混合均匀，此时加入能够将活性物质的前驱体更能均匀的附着于每一个活性空间，在催化剂运行工况中提供更高的催化剂活性；

（2）过滤：将步骤（1）的混炼原料过滤；

（3）挤出成型：将步骤（2）中过滤的原料成型挤出，挤出压力为3.0-3.5Mpa，温度20-25℃；

（4）干燥：将步骤（3）中的原料干燥15-18天，干燥温度为阶梯式温度，温度从常温至65℃；

（5）窑炉烧结：将干燥以后的原料于600℃条件下烧结，烧结时间范围35-40小时。

本发明具有的优点是：

1.本申请中所添加五氧化二钒活性物质的方式为部分添加按照液体方式、部分按照固体添加，其中液体添加的方式中单乙醇胺溶解活性物质五氧化二钒的前驱体，也有助于催化剂成型挤出部分，活性物质的此种添加方法，优化了活性物质的添加工艺，提高催化剂的分散度，增加了五氧化二钒与反应气体的接触，提高了催化剂活性；

2.本申请中所添加的脱硝催化剂专用抗压剂或SCR特种液体硅溶胶可以为催化剂提供二氧化硅来源，增加催化剂的粘合性，提高催化剂的磨损性能、同时提高了泥料过程中的流动性，也提高了泥料在成型挤出的润滑作用；

3.本申请中所添加的P₂O₅作为活性催化剂的辅助剂，能达到提高催化剂活性的目的；

4.本申请中所添加的粉状功能性chop纤维烧成过程中消失，可提高高钒产品中的微孔结构，可提供更多的更有效的微孔，作为反映场所，同时在未烧结前时可以作为成型时一部分润滑作用，降低高钒泥料中带来减少泥料的流动性的屏障，当产品干燥收缩时，纤维在其中起次加强筋的作用，使纤维与脱硝催化剂坯体之间的握裹力阻止了裂纹的产生。

具体实施方式

一种高钒脱硝催化剂，由以下重量百分比的原料制成：二氧化钛70-90%、脱硝催化剂专用抗压剂和/或SCR特种液体硅溶胶2-5%，优选2-3%，其中专用抗压剂有机硅含量99%以上，烧结后存留不同规格的微孔、小孔、大孔提供反应场所，且硅的存在有利于增加制品的耐磨性能，其中液体硅胶有机催化材料有效率达到99.5%以上且酸性在0.5-1之间，本申请中所添加的脱硝催化剂专用抗压剂或SCR特种液体硅溶胶可以为催化剂提供二氧化硅来源，增加催化剂的粘合性，提高催化剂的磨损性能、同时提高了泥料过程中的流动性，也提高了泥料在成型挤出的润滑作用、三氧化钨1-6%，优选为2-5%、硬脂酸0.5-2%、羟乙基纤维素0.5-2%、聚乙烯0.5-2%、P₂O₅0.5-3%，P₂O₅作为活性催化剂的辅助剂，能达到提高催化剂活性的目的，优选1%、0.5-3mm玻璃纤维2-5%，优选2-3%，chop纤维1-5%，优选为0.5-1%，所添加的粉状chop纤维烧成过程中消失，可提高高钒产品中的微孔结构，可提供更多的更有效的微孔，作为反映场所，同时在未烧结前时可以作为成型时一部分润滑作用，降低高钒泥料中带来减少泥料的流动性的屏障；五氧化二钒0.5-10%，优选5-10%，五氧化二钒为活性物质，由前驱体偏钒酸铵经过单乙醇胺物质溶解，该前驱体经过生产窑炉在特定的温度下进行高温烧结过后成为五氧化二钒活性物质，偏钒酸铵由70%的液体偏钒酸铵和30%的固体偏钒酸铵组成，本申请中所添加五氧化二钒的方式为部分添加按照液体方式、部分按照固体添加，其中液体添加的方式中单乙醇胺溶解活性物质五氧化二钒的前驱体，也有助于催化剂成型挤出部分，活性物质的此种添加方法，优化了活性物质的添加工艺，提高催化剂的分散度，增加了五氧化二钒与反应气体的接触，提高了催化剂活性。

一种高钒脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）原料混炼：将原料中除液体以外的偏钒酸铵加入混炼机中混炼5-6小时以后，于混炼原料熟化后期加入液体状偏钒酸铵混合均匀；

（2）过滤：将步骤（1）的混炼原料过滤；

（4）干燥：将步骤（3）中的原料干燥15-18天，干燥温度为阶梯式干燥，温度从25~65℃，干燥中点为含水率小于5%；

（5）窑炉烧结：将干燥以后的原料于600℃条件下烧结，烧结时间范围38-40小时；

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：五氧化二钒由50%的液体偏钒酸铵和50%的固体偏钒酸铵组成以后在200-600℃烧制而成，且高钒脱硝催化剂的制备方法中，挤出成型的压力在4.0-4.5Mpa，窑炉烧结的温度是600℃，烧结时间在37-38小时，随着偏钒酸铵的固体的增加，成型挤出过程中摩擦力会逐步升高，提高了催化剂成型挤出压力，窑炉烧结时间需适当延长可以增加各物质烧结后的致密性提高，从而达到增加磨损、抗压性能的提升，以达到提高催化剂性能及成品率；

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：五氧化二钒由60%的液体偏钒酸铵和40%的固体偏钒酸铵组成以后在200-600℃烧制而成，且高钒脱硝催化剂的制备方法中，挤出成型的压力是3.5-4.0Mpa，窑炉烧结的温度是600℃，烧结时间36-37小时；

以下为是相同条件下进行性能测试，其中磨损抗压及抗压强度远远高于行业标准及国家标准，同时也高于常规工艺催化剂性能标准，催化剂成品率远远大于常规工艺生产出的合格率，极大限度的降低了催化剂生产投入成本；以下方案均在国标GB/T 31587- 2015标准下进行性能检测；

序号	方案	磨损强度（非硬化端）/%/kg	轴向抗压强度/Mpa	径向抗压强度/Mpa	活性(V2O5≥1.0%）m/h	成品率
							1	实施例1	0.081	3.18	1.72	≥45	≥98.2%
2	实施例2	0.078	3.15	1.73	≥45	≥98.5%
							3	实施例3	0.08	3.2	1.7	≥45	≥98.3%
4	常规方案	0.15	2.5	0.8	≥40	≤50%

Claims

1.一种高钒脱硝催化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：二氧化钛70-90%、抗压剂和/或SCR液体硅溶胶2-5%、三氧化钨1-6%、硬脂酸0.5-2%、羟乙基纤维素0.5-2%、聚乙烯0.5-2%、P₂O₅0.5-3%、0.5-3mm玻璃纤维2-5%，功能性chop纤维1-5%，五氧化二钒0.5-10%。

2.如权利要求1所述的高钒脱硝催化剂，其特征在于：所述功能性chop纤维添加量为0.5-1%，所述三氧化钨添加量为2-5%，玻璃纤维添加量为2-3%，硅溶胶的添加量为2-3%，P₂O₅添加量为1%，五氧化二钒添加量为5-10%。

3.如权利要求2所述的高钒脱硝催化剂，其特征在于：所述五氧化二钒为活性物质，由前驱体偏钒酸铵经单乙醇胺溶解而成，偏钒酸铵由液体偏钒酸铵和固体偏钒酸铵按1:1~7:3的比例组成。

4.如权利要求1-3任一所述的高钒脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（2）过滤：将步骤（1）的混炼原料过滤；

（4）干燥：将步骤（3）中的原料干燥15-18天，采用阶梯式干燥至含水量在5%以下，干燥温度为25~65℃；

（5）窑炉烧结：将干燥以后的原料于600℃条件下烧结，烧结时间为35-40小时。