CN117583030A - 波纹板式脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波纹板式脱硝催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。其技术方案为：波纹板式脱硝催化剂，包括高硅氧玻璃纤维基材和活性成分，活性成分浸渍在高硅氧玻璃纤维基材上；活性成分具体包括以下重量份的原料：偏钒酸铵230‑240份、偏钨酸铵150‑160份、氧化铝120‑130份、聚氧乙烯醚3‑6份、三乙醇胺8‑14份、椰油酰胺丙基5‑10份、草酸18‑23份、硝酸铕120‑125份、硝酸钇215‑225份和水845‑855份；本发明具有耐高温的优点，具有更长的使用寿命，并且不会产生腐蚀的情况，波纹板形状为梯形，能够提升基材的强度；降低成本，提高活性，带来了更好的使用前景。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种波纹板式脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
大气治理已成人们关注的重点，选择性催化还原脱硝技术是目前全世界应用最广泛、技术最成熟的烟气脱硝技术，已有几十年的应用历史，脱硝效率可达90％以上，不形成二次污染，脱硝技术的关键在于脱硝催化剂，目前脱硝技术中常用的脱硝催化剂主要以二氧化钛为载体，以五氧化二钒、五氧化二钒-三氧化钨或五氧化二钒-三氧化钼为活性成分制成，目前商用催化剂基本都是以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式，板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块；蜂窝式催化剂一般为均质催化剂，将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mm×150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成为截面约为2m×1m的标准模块；波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材，将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的，但是仍有以下缺陷，通常基材上的孔洞均为方形，强度仍然较低，并且外表面的基材在使用时间长久后，外表面会产生锈蚀的情况，催化剂的制备工艺复杂，成本较高，活性较低的问题，对此，我们提出了一种波纹板式脱硝催化剂及其制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种波纹板式脱硝催化剂及其制备方法，波纹板形状为梯形波纹状，能够提升基材的强度；活性组分里铕稀土与钇稀土的添加使得催化剂反应活性温度区间更宽泛，适应温度变化较大的环境，提高了低温脱硝催化剂活性，具有优异的耐硫性，并且催化剂的制备工艺便捷，降低成本，提高活性，带来了更好的使用前景。
本发明的技术方案为：
第一方面，公开了一种波纹板式脱硝催化剂，包括高硅氧玻璃纤维基材和活性成分，活性成分浸渍在高硅氧玻璃纤维基材上；
活性成分具体包括以下重量份的原料：偏钒酸铵230-240份、偏钨酸铵150-160份、氧化铝120-130份、聚氧乙烯醚3-6份、三乙醇胺8-14份、椰油酰胺丙基5-10份、草酸18-23份、硝酸铕120-125份、硝酸钇215-225份与水845-855份。
优选的，所述玻璃纤维基材的形状为梯形波纹形状。
第二方面，公开了所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）成型液的配置，包括以下重量份的原料：成型液的配置，包括以下重量份的原料：石英纤维2-5份、石英砂10-20份、聚丙烯2-8份、氧化铝15-20份、氧化钙13-15份、氧化硼5-8份、氧化镁5-8份、氧化钠5-8份和水25-30份，相互混合配制得到成型液；
2）选择玻璃纤维布切割成玻璃纤维基材：将玻璃纤维布置于成型机中，得到玻璃纤维基材；
3）高硅氧玻璃纤维基材的制备：将玻璃纤维基材浸渍在步骤1）的成型液中，浸渍24-48h，经烘干炉烘干，喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，成型对压辊温度为230℃；
4）经裁断机裁成梯形波纹板；
5）活性溶液的配置：按以下重量份的原料组成配置活性溶液，偏钒酸铵230-240份、偏钨酸铵150-160份、氧化铝120-130份、聚氧乙烯醚3-6份、三乙醇胺8-14份、增稠剂椰油酰胺丙基5-10份、草酸18-23份、硝酸铕120-125份、硝酸钇215-225份与水845-855份，配置成活性溶液；
6）活性成分的浸渍，将梯形波纹板浸渍于活性溶液中，浸渍时间为24-48h，干燥，得到波纹板式脱硝催化剂。
优选的，步骤2）中成型机采用瓦楞机，设置温度一段300-350℃，二段290-300℃，成型上辊600℃，成型下辊230℃。
优选的，步骤4）中梯形波纹板尺寸为：波高6-10mm，波长15-25mm。
优选的，步骤6）中干燥温度为70-90℃，干燥的时间为30-60min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明制备的波纹板式脱硝催化剂具有耐高温的优点，具有更长的使用寿命，并且不会产生腐蚀的情况，波纹板形状为梯形，能够提升基材的强度；活性组分里铕稀土与钇稀土的添加使得催化剂反应活性温度区间更宽泛，适应温度变化较大的环境，提高了低温脱硝催化剂的活性，具有优异的耐硫性，并且催化剂的制备工艺便捷；降低成本，提高活性，带来了更好的使用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1、梯形波纹板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例1
所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）成型液的配置，包括以下重量份的原料：石英纤维3份、石英砂15份、聚丙烯5份、氧化铝18份、氧化钙14份、氧化硼6份、氧化镁6份、氧化钠6份和水30份，相互混合配制得到成型液；
2）选择玻璃纤维布切割成玻璃纤维基材：将玻璃纤维布置于瓦楞机中，本发明中采用河北金亚机械制造有限公司生产的型号为900的瓦楞机，设置温度一段300℃，二段290℃，成型上辊600℃，成型下辊230℃，得到玻璃纤维基材；
3）高硅氧玻璃纤维基材的制备：将玻璃纤维基材浸渍在步骤1）的成型液中，浸渍24h，经烘干炉烘干，喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，成型对压辊温度为230℃；
4）经裁断机裁成梯形波纹板1，梯形波纹板1波高8.0mm，波长20.0mm；
5）活性溶液的配置：按以下重量份的原料组成配置活性溶液，偏钒酸铵236份、偏钨酸铵156份、氧化铝123份、聚氧乙烯醚5份和三乙醇胺10份、椰油酰胺丙基8份、草酸20份、硝酸铕123份、硝酸钇221份和水850份，配置成活性溶液；
6）活性成分的浸渍，将梯形波纹板1浸渍于活性溶液中，浸渍时间为24h，干燥，得到波纹板式脱硝催化剂。
实施例2
所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）成型液的配置，包括以下重量份的原料：石英纤维4份、石英砂16份、聚丙烯5份、氧化铝15份、氧化钙14份、氧化硼6份、氧化镁8份、氧化钠6份和水28份，相互混合配制得到成型液；
2）选择玻璃纤维布切割成玻璃纤维基材：将玻璃纤维布置于瓦楞机，设置温度一段350℃，二段300℃，成型上辊600℃，成型下辊230℃，得到玻璃纤维基材；
3）高硅氧玻璃纤维基材的制备：将玻璃纤维基材浸渍在步骤1）的成型液中，浸渍24h，经烘干炉烘干，喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，成型对压辊温度为230℃；
4）经裁断机裁成梯形波纹板1，梯形波纹板1波高8.0mm，波长20.0mm；
5）活性溶液的配置：按以下重量份的原料组成配置活性溶液，偏钒酸铵236份、偏钨酸铵156份、氧化铝123份、聚氧乙烯醚5份和三乙醇胺10份、椰油酰胺丙基8份、草酸20份、硝酸铕123份、硝酸钇221份和水850份，配置成活性溶液；
6）活性成分的浸渍，将梯形波纹板1浸渍于活性溶液中，浸渍时间为24h，干燥，得到波纹板式脱硝催化剂。
对比例1
所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）成型液的配置，包括以下重量份的原料：石英纤维3份、石英砂15份、聚丙烯5份、氧化铝18份、氧化钙14份、氧化硼6份、氧化镁6份、氧化钠6份和水30份，相互混合配制得到成型液；
2）选择玻璃纤维布切割成玻璃纤维基材：将玻璃纤维布置于瓦楞机，设置温度一段300℃，二段290℃，成型上辊600℃，成型下辊230℃，得到玻璃纤维基材；
3）高硅氧玻璃纤维基材的制备：将玻璃纤维基材浸渍在步骤1）的成型液中，浸渍24h，经烘干炉烘干，喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，成型对压辊温度为230℃；
4）经裁断机裁成梯形波纹板1，梯形波纹板1波高8.0mm，波长20.0mm；
5）活性溶液的配置：按以下重量份的原料组成配置活性溶液，偏钒酸铵236份、偏钨酸铵156份、氧化铝123份、聚氧乙烯醚5份和三乙醇胺10份、椰油酰胺丙基8份、草酸20份和水850份，配置成活性溶液；
6）活性成分的浸渍，将梯形波纹板1浸渍于活性溶液中，浸渍时间为24h，干燥，得到波纹板式脱硝催化剂。
对比例2
与实施例1不同的是，本对比例中不包含步骤3）喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，和步骤4）中经裁断机裁成梯形波纹板1，梯形波纹板1波高8.0mm，波长20.0mm；对比例2中裁切成普通波纹状的高硅氧玻璃基材。
对实施例1-2和对比例1-2制备的催化剂进行性能测定，具体测试方法如下：
脱硝效率检测：将检测器直接放置在烟道中进行检测，测量记录下烟气的数据含量，并通过计算来测得脱硝的效率，采用化学光法进行分析；化学光法是分子发光光谱分析法中的一类，主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。
催化剂的粘附性能检测：分别采用观察法，对基材的外表面进行观测，查看是否存在脱落的情况发生；压缩法，将基材放置在压力试验机上，缓慢增大压力，观测外表面的催化剂是否存在脱落的情况。
基材强度的检测：通过将基材放置在压力机下，缓慢的增加压力，来观测不同实施例中基材的形变情况与承受压力的数值情况。
具体测试结果如表1所示。
表1
| 组别 | 低温脱硝效率（%） | 高温脱硝效率（%） | 粘附性 | 基材强度 | 硫老化后脱硝效率 |
| 实施例1 | 85 | 90 | 优异 | 优异 | 80 |
| 实施例2 | 80 | 89 | 优异 | 一般 | 78 |
| 对比例1 | 70 | 80 | 一般 | 较差 | 63 |
| 对比例2 | 73 | 78 | 一般 | 较差 | 65 |
由上表可得知实施1中制备出的催化剂性能最为优异，本发明实施例1和2中波纹板催化剂基材形状为梯形，使得催化剂反应接触面积增大所以脱硝效率更高，并且梯形具有更高的稳定性和强度；对比例2中普通的波纹板催化剂，低温活性低，不耐磨，寿命低，强度低，高温稳定性差。聚丙烯树脂具有耐化学性、耐热性、高强度性能等特点；石英纤维具有耐热、耐腐蚀的特性；石英砂是一种无机氧化物，主要由二氧化硅组成，其具有高熔点、高硬度、低热膨胀系数、低溶解度和化学惰性的特性，是一种非常稳定的物质，不易燃不易被腐蚀溶解，以上成分的添加使得波纹板催化剂的寿命更长，耐硫性能更好，具有耐高温优点；铕稀土与钇稀土的添加使得催化剂的适用温区扩宽，更好的低温活性和耐高温性。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.波纹板式脱硝催化剂，其特征在于：包括高硅氧玻璃纤维基材和活性成分，活性成分浸渍在高硅氧玻璃纤维基材上；
活性成分具体包括以下重量份的原料：偏钒酸铵230-240份、偏钨酸铵150-160份、氧化铝120-130份、聚氧乙烯醚3-6份、三乙醇胺8-14份、椰油酰胺丙基5-10份、草酸18-23份、硝酸铕120-125份、硝酸钇215-225份和水845-855份。
2.如权利要求1所述的波纹板式脱硝催化剂，其特征在于：所述高硅氧玻璃纤维基材的形状为梯形波纹形状。
3.如权利要求1-2中任一项所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）成型液的配置，包括以下重量份的原料：石英纤维2-5份、石英砂10-20份、聚丙烯2-8份、氧化铝15-20份、氧化钙13-15份、氧化硼5-8份、氧化镁5-8份、氧化钠5-8份和水25-30份，相互混合配制得到成型液；
2）选择玻璃纤维布切割成玻璃纤维基材：将玻璃纤维布置于成型机中，得到玻璃纤维基材；
3）高硅氧玻璃纤维基材的制备：将玻璃纤维基材浸渍在步骤1）的成型液中，浸渍24-48h，经烘干炉烘干，喂入成型对压辊成型为梯形波纹形状，成型对压辊温度为230℃；
4）经裁断机裁成梯形波纹板（1）；
5）活性溶液的配置：按以下重量份的原料组成配置活性溶液，偏钒酸铵230-240份、偏钨酸铵150-160份、氧化铝120-130份、聚氧乙烯醚3-6份、三乙醇胺8-14份、椰油酰胺丙基5-10份、草酸18-23份、硝酸铕120-125份、硝酸钇215-225份与水845-855份，配置成活性溶液；
6）活性成分的浸渍，将梯形波纹板（1）浸渍于活性溶液中，浸渍时间为24-48h，干燥，得到波纹板式脱硝催化剂。
4.如权利要求3所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中成型机采用瓦楞机，设置温度一段300-350℃，二段290-300℃，成型上辊600℃，成型下辊230℃。
5.如权利要求3所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4）中梯形波纹板（1）尺寸为：波高6-10mm，波长15-25mm。
6.如权利要求3所述的波纹板式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤6）中干燥温度为70-90℃，干燥的时间为30-60min。
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