CN115501883A - 一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了环保设备领域内的一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂及其生产方法，该催化剂包括组装在一起的多个经煅烧的单元模块，所述单元模块呈蜂窝状，单元模块包括通过挤出成型的带有若干蜂窝孔的骨架，在单元模块的外壁及蜂窝孔的内壁上浸渍有表面层；骨架的生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成湿粉料，形成具塑性的坯料后，再经带有蜂窝孔模具的挤出机挤出成型，烘干固化获得骨架；表面层的表生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，将骨架在浆料中浸渍3‑5次后，烧结获得所述单元模块。该催化剂用于高炉、锅炉、焚烧炉的高流速的烟道内，不仅可以高效脱除烟气中的氮氧化物，且可以保证催化剂耐磨且能长时间处于高活性状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硝催化剂，特别涉及一种用于高流速烟气脱硝的蜂窝催化剂及其生产方法。
背景技术
现有技术中，有一种涂覆型耐磨钒系脱硝催化剂及其制备方法与应用，其公开(公告)号：CN111036192A；公开(公告)日 20200421；该装置制备方法包括如下步骤：1、合钒源、钨源、钼源与钛源，将混合物制备为催化剂粉末；2、混合粘结剂、结构增强剂、分散剂、去离子水以及步骤1所得催化剂粉末，球磨处理后得到催化剂浆料；3、负压条件下，使用步骤2所得催化剂浆料涂覆于蜂窝载体的孔道内，得到催化剂坯体；4、对步骤3所得催化剂坯体依次进行干燥与热处理，得到涂覆型耐磨钒系脱硝催化剂。本发明提供的涂覆型耐磨钒系脱硝催化剂具有较高的稳定性，在250℃下的脱硝活性高达100％，且表层磨损率低至0.1％。
现有的脱硝催化剂，应有在烟气脱硝中，其追求的是在高速流通的气流中具有足够好的耐磨性能，因此，一直在追求催化剂的耐磨强度，催化剂在使用过程中，由于其微孔的不断堵塞，导致催化剂的使用效能不断降低，如何保持催化剂始终工作的高效状态下，现有技术没有给出良好的解决手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂及其生产方法，获得的催化剂可以使用在高流速烟气流道中，能够长时间保持催化剂与烟气的有效接触面，从而使催化剂持久工作在高效催化状态下。
本发明的目的是这样实现的：一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂，包括组装在一起的多个经煅烧的单元模块，所述单元模块呈蜂窝状，单元模块包括通过挤出成型的带有若干蜂窝孔的骨架，在单元模块的外壁及蜂窝孔的内壁上浸渍有表面层；
骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
表面层生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
所述骨架的生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成湿粉料，形成具塑性的坯料后，再经带有蜂窝孔模具的挤出机挤出成型，并在85~120℃下烘干固化获得骨架；
所述表面层的表生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，将骨架在浆料中浸渍3-5次后，在550-600℃下烧结获得所述单元模块。
该催化剂装置通过配方工艺的改进，使得骨架材料与表面层之间形成应力差，使得表面层在烧结的过程中在表面层和骨架之间存在一定的内应力，该催化剂单元模块经煅烧获得成品催化剂单元模块，再组装成板蜂窝催化剂。通过煅烧去除有机物，使得七钼酸铵及偏钒酸铵分解成为MoO3和V2O5，在分解时，在单元模块表面及内部形成若干微孔。该板式催化剂使用在高流速的烟气通道中，在长期使用过程中，其表面的微孔逐步被烟气堵塞。由于骨架中有玻璃纤维的加入使各种物料之间具有更强的结合牢度；表面层由于蒙脱石的加入，使其与中心层之间具有一定的热膨胀系数的差异，在受热后，两者之间的内应力逐步释放，表面层强度略低，因而会在表面层缓慢形成若干细小裂隙；这些裂隙不断形成了新的催化剂表面，抵消了因微孔堵塞导致的催化剂活性降低，由于骨架的强度大，使得这些裂隙不会贯穿而导致整个催化剂溃散，因而可以更长时间保持催化剂的高活性。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该用于高炉、锅炉、焚烧炉的高流速的烟道内，不仅可以高效脱除烟气中的氮氧化物，且可以有效保障催化剂的化学寿命和结构强度，保证催化剂耐磨且能长时间处于高活性状态。
进一步地，所述蜂窝孔为边长10-12mm的方孔，骨架的壁厚为2-3mm，表面层的厚度为0.2-0.5mm，烧结后表面层的在骨架的内壁上形成若干可生长的龟裂纹。
本发明还公开了一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，包括如下步骤：
1）称取骨架生产原料，分别与氨水和/或去离子水混合成湿粉料；骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
2）将湿粉料经反复挤压，形成具有一定塑性的坯料；
3）将具有一定塑性的坯料经带有蜂窝孔模具的挤出机上挤出成型，并在85~120℃下干燥固化获得骨架；
4）称表面层生产原料，将表面层生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，所述表面层生产原料中，3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
5）将骨架在浆料中浸渍，每浸渍一次后，取出烘干固化后，再进行下一次浸渍；优选烘干固化温度为85-120℃；
6）浸渍3-5次后，获得单元模块胚件，将单元模块胚件在保护气体下进行烧结，烧结温度为550-600℃；烧结时，在去除有机物的同时使得七钼酸铵及偏钒酸铵成为MoO3和V2O5，有机物、七钼酸铵及偏钒酸铵在分解时，在骨架及表面层内形成若干微孔，同时，骨架材料与表面层材料的收缩率不一致而导致表面层发生部分龟裂，烧结后获得催化剂单元模块；
7）将多个催化剂单元模块组装成蜂窝催化剂。
进一步地，所述蒙脱石和高岭石的粒度分布为50-100μm。
进一步地，制备湿粉料时，所用氨水质量浓度20%。
附图说明
图1为单元模块结构示意图。
图2为图1中A的局部放大图。
图3为催化剂使用前的表面结构图。
图4为催化剂使用6个月后的表面结构图。
具体实施方式
如图1和2，为一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂，其由组装在一起的多个经煅烧的单元模块，所述单元模块呈蜂窝状，单元模块1包括通过挤出成型的带有若干蜂窝孔2的骨架101，在单元模块1的外壁及蜂窝孔2的内壁上浸渍有表面层102；
骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
表面层生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
所述骨架的生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成湿粉料，形成具塑性的坯料后，再经带有蜂窝孔模具的挤出机挤出成型，并在85~120℃下烘干固化获得骨架；
所述表面层的表生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，将骨架在浆料中浸渍3-5次后，在550-600℃下烧结获得所述单元模块。
所述蜂窝孔为边长10-12mm的方孔，骨架的壁厚为2-3mm，表面层的厚度为0.2-0.5mm，烧结后表面层的在骨架的内壁上形成若干可生长的龟裂纹。
该高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，包括如下步骤：
1）称取骨架生产原料，分别与氨水和/或去离子水混合成湿粉料；骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
2）将湿粉料经反复挤压，形成具有一定塑性的坯料；
3）将具有一定塑性的坯料经带有蜂窝孔模具的挤出机上挤出成型，并在85~120℃下干燥固化获得骨架；
4）称表面层生产原料，将表面层生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，所述表面层生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
5）将骨架在浆料中浸渍，每浸渍一次后，取出烘干固化后，再进行下一次浸渍；烘干固化温度为85~120℃
6）浸渍3-5次后，获得单元模块胚件，将单元模块胚件在保护气体下进行烧结，烧结温度为550-600℃；烧结时，在去除有机物的同时使得七钼酸铵及偏钒酸铵成为MoO3和V2O5，有机物、七钼酸铵及偏钒酸铵在分解时，在骨架及表面层内形成若干微孔，同时，骨架材料与表面层材料的收缩率不一致而导致表面层发生部分龟裂，烧结后获得催化剂单元模块；
7）将多个催化剂单元模块组装成蜂窝催化剂。
所述蒙脱石和高岭石的粒度分布为50-100μm。
制备湿粉料及浆料时，所用氨水质量浓度20%。
骨架生产原料的各物质的用量（重量份）选择： （表1）
上述实施例A1-A8各获得一组骨架生产原料，将其单独烧结后，对其强度经行测试，获得如下数据：（表2）
表面层生产原料的各物质的用量（重量份）选择：（表3）
上述实施例B1-B8获得一组表面层生产原料，将其单独烧结后，对其强度经行测试，获得如下数据：（表4）
经对比，实施例A1-A8的热膨胀系数与实施例B1-B8的热膨胀系数相比，B1-B8的热膨胀系数略大。
如图3、4所示，为实施例A1及B1的组合所制成的板式催化剂经使用6个月前后的表面裂纹对比图，使用6个月后，其表面裂纹碎裂线明显增加，但其形貌并未溃散。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂，包括组装在一起的多个经煅烧的单元模块，其特征在于：所述单元模块呈蜂窝状，单元模块包括通过挤出成型的带有若干蜂窝孔的骨架，在单元模块的外壁及蜂窝孔的内壁上浸渍有表面层；
骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
表面层生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
所述骨架的生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成湿粉料，形成具塑性的坯料后，再经带有蜂窝孔模具的挤出机挤出成型，并在85~120℃下烘干固化获得骨架；
所述表面层的表生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，将骨架在浆料中浸渍3-5次后，在550-600℃下烧结获得所述单元模块。
2.根据权利要求1所述的一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂，其特征在于：所述蜂窝孔为边长10-12mm的方孔，骨架的壁厚为2-3mm，表面层的厚度为0.2-0.5mm，烧结后表面层的在骨架的内壁上形成若干可生长的龟裂纹。
3.一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
1）称取骨架生产原料，分别与氨水和/或去离子水混合成湿粉料；骨架生产原料中，各物质的重量百分比为：3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、15~20%氧化锆、9~18%高岭石、3~6%硬脂酸、5~8%玻璃纤维、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
2）将湿粉料经反复挤压，形成具有一定塑性的坯料；
3）将具有一定塑性的坯料经带有蜂窝孔模具的挤出机上挤出成型，并在85~120℃下干燥固化获得骨架；
4）称表面层生产原料，将表面层生产原料与氨水和/或去离子水搅拌成浆料，所述表面层生产原料中，3~6%七钼酸铵、6~8%偏钒酸铵、8~10%单乙醇胺、30~45%二氧化钛、2~3.5%α-型氧化铁、15~20%氧化锆、18~25%蒙脱石、1~2%聚环氧乙烷、1.5~2.5%羟乙基纤维素；
5）将骨架在浆料中浸渍，每浸渍一次后，取出烘干固化后，再进行下一次浸渍；
6）浸渍3-5次后，获得单元模块胚件，将单元模块胚件在保护气体下进行烧结，烧结温度为550-600℃；烧结时，在去除有机物的同时使得七钼酸铵及偏钒酸铵成为MoO3和V2O5，有机物、七钼酸铵及偏钒酸铵在分解时，在骨架及表面层内形成若干微孔，同时，骨架材料与表面层材料的收缩率不一致而导致表面层发生部分龟裂，烧结后获得催化剂单元模块；
7）将多个催化剂单元模块组装成蜂窝催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，其特征在于：所述蒙脱石和高岭石的粒度分布为50-100μm。
5.根据权利要求3所述的一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，其特征在于：制备湿粉料及浆料时，所用氨水质量浓度20%。
6.根据权利要求3所述的一种高流速烟气脱硝蜂窝催化剂的生产方法，其特征在于：步骤5）中烘干固化温度为85~120℃。
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- 2022-09-26 CN CN202211171329.5A patent/CN115501883A/zh not_active Withdrawn
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