CN206404792U - 一种硝酸系前驱体scr催化剂的工业化制备系统 - Google Patents
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Abstract
一种硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，包括顺序配置的计量秤，混料机，挤出机，烘干窑，煅烧窑，切割机，用于称重原辅材料的计量秤的秤台面上覆盖耐酸腐蚀层；混料机包括位于上层的多个原辅材料存储仓，位于中间层的一个中间送料仓和位于底层的多个混料仓；挤出机包括上下平行配置于挤出腔内的上挤出轴和下挤出轴，上挤出轴的挤出口通过负压真空接料桶与下挤出轴的加料口连接；烘干窑和煅烧窑为烘干煅烧一体式微波隧道窑；切割机包括左右两侧的锯片和配置于两锯片之间的输送带，该装置实现了硝酸系前驱体SCR催化剂的大批量连续性工业化制备，耐酸腐蚀性能优越，兼顾耐高温，耐磨损的性能；结构简单，运行稳定，易于实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及SCR催化剂，尤其涉及一种硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统。
背景技术
随着能源消费的增长，大量石化燃料被消耗，导致氮氧化物的排放量不断增加，对环境造成极大的破坏，因此富氧条件下NOx的排放控制已成为目前环境脱硝催化剂和大气污染控制技术领域中的一个研究热点。
氨气法选择性催化还原技术被认为是当前NOx消除的最有效的方法之一，其核心问题是脱硝催化剂的开发。
目前，工业化应用最为广泛的是钒钛钨脱硝催化剂等钒系催化剂，其优点主要体现为两个方面：一是在钒系催化剂的使用温度区间内，钒系催化剂具有较好的脱硝抗硫性能；二是钒系催化剂的制备过程中，其本身的前驱体在煅烧过程中无废气产生，不需要特地进行废气处理，适合工业化大批量生产；其缺点也非常明显：一是钒系催化剂的使用温度范围在320-420℃，而我国的非电力行业，包括焦化、水泥窑炉、玻璃窑炉以及工业锅炉，其排烟温度一般在150-250℃，如果采用钒系催化剂，需要将较低温度的排烟加热到较高的钒系催化剂使用温度区间内才能进行有效的无害化处理，加热能耗高，加重了排烟无害化处理的负担，因此高使用温度的钒钛类脱硝催化剂并不适合我国特有的烟气状况；二是钒系催化剂的活性组分为V2O5，该物质对人体及环境都具有毒害作用，有悖于环境保护的初衷。
因此，开发一种具有较低的使用温度，并且具有高性能抗水耐硫，以及对环境无毒的非钒系脱硝催化剂成为高校、科研及企业研究的重点。
目前，业内也有一些针对上述研究方向的非钒系催化剂的专利申请，如专利200910219534.2公开了一种以硝酸铈为前驱体制备铈基低温脱硝催化剂，在250-450℃下呈现出较高的脱硝性能；专利200910145015.6公开了一种以硝酸锰作为前驱体制备的低温脱硝催化剂，在200-350℃其脱硝高达80％等等。
但是，目前这些硝酸系催化剂专利仅仅提供了实验室的制备方法，尚处于学术研究阶段，并没有实现工业化生产。而事实上，一是硝酸系催化剂的前躯体本身具备一定的腐蚀性，无法直接应用现有的钒系脱硝催化剂工业化生产装置进行大批量的连续性制备；二是由于硝酸系催化剂在工业化生产过程中，必然会产生大量含有NOx气体和硝酸铵物质，而仅凭现有的氨气法选择性催化还原技术，无法对该类复合型尾气进行彻底有效的治理，在长期生产过程中，会因为硝酸铵晶体大量附着在废气处理设备内部造成管路堵塞，而管路清理时必须要对处于整个催化剂制备生产系统上游的煅烧窑等设备停机，设备的启停能耗非常大，并且频繁的启停也会降低工业化生产的效率，并且造成设备故障隐患。上述种种原因，限制了该类硝酸系催化剂的工业化生产和应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，该制备系统能够应用于硝酸系前驱体SCR催化剂的大批量连续性工业化制备，并且结构简单，运行稳定，便于推广。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述工业化制备系统包括顺序配置的计量秤，混料机，挤出机，烘干窑，煅烧窑，切割机，其中：
用于称重原辅材料的计量秤的秤台面上覆盖耐酸腐蚀层，或者计量秤的秤台面为耐酸腐蚀面；
混料机包括位于上层的多个原辅材料存储仓，位于中间层的一个中间送料仓和位于底层的多个混料仓，相邻两层之间通过送料器连接；中间送料仓能够沿设定轨道水平移动从而对不同位置的混料仓切换送料，原辅材料存储仓能够沿设定轨道水平跟随中间送料仓移动，从而对不同位置的中间送料仓送料；原辅材料存储仓，中间送料仓，混料仓和送料器与原辅材料直接接触的内腔面上覆盖耐酸腐蚀层；
挤出机包括上下平行配置于挤出腔内的上挤出轴和下挤出轴，上挤出轴的挤出口通过负压真空接料桶与下挤出轴的加料口连接；上挤出轴和下挤出轴外露面上覆盖耐酸腐蚀耐磨层，或者上挤出轴和下挤出轴均为耐酸腐蚀耐磨挤出轴；负压真空接料桶内桶面，挤出腔内壁上分别覆盖耐酸腐蚀层；
烘干窑和煅烧窑为相互独立的烘干微波隧道窑和煅烧波隧道窑，或者，烘干窑和煅烧窑为烘干煅烧一体式微波隧道窑；窑道内侧底部沿窑道长度方向铺设由电机驱动的传送带；窑道内还设有负压排气管；传送带为耐酸腐蚀耐高温传送带，窑道内壁覆盖耐酸腐蚀耐高温层，或者，窑道整体为耐酸腐蚀耐高温窑道；负压排气管为耐酸腐蚀耐高温排气管，或者，负压排气管内壁覆盖耐酸腐蚀耐高温层；
切割机包括左右两侧立式垂直间隔配置的锯片和水平纵向配置于两锯片之间的输送带，输送带上垂直于输送带输送方向固定催化剂支架，催化剂支架支承面呈开口向上的“V”字形，其开口角度与硝酸系前驱体SCR催化剂的外形相匹配；硝酸系前驱体SCR催化剂两端外露于锯片外侧，正对硝酸系前驱体SCR催化剂两端，在两锯片外侧配置负压吸尘风管；催化剂支架支承面和负压吸尘风管内壁上分别覆盖耐酸腐蚀层，或者，催化剂支架为耐酸腐蚀支架，负压吸尘风管整体为耐酸腐蚀风管；锯片为耐酸腐蚀锯片。
考虑到硝酸系前驱体SCR催化剂的原辅材料本身，挤出胚体，烘干、煅烧过程中产生的尾气以及最终的催化剂产品，均具备一定的酸腐蚀性，对加工设备的耐酸腐蚀性提出了较高的要求，无法应用现有的通用加工装置进行大批量的连续性制备；此外，考虑到硝酸系前驱体SCR催化剂的原辅材料都是有一定粒径的，经过混料设备混料后，通过挤出轴把料挤出的过程中，原辅材料料与轴之间的不断摩擦，长时间挤出，挤出轴会出现钝化，毛糙，变薄等问题，因此挤出设备还需兼具较高的耐磨性以降低了维修更换的频率；考虑到硝酸系前驱体SCR催化剂挤出胚体的烘干温度要达到60～120℃左右、煅烧温度要达到350～700℃左右，并且排出的尾气温度在200℃左右，因此烘干、煅烧装置及其排气管还需要兼具耐高温的性能。
具体加工时，利用计量秤对硝酸系前驱体SCR催化剂的各种原辅材料按比例称重配料；利用混料机将配好的粉状、粒状的原辅材料混合均匀，得到塑性泥料，然后常温密封陈化；陈化后的泥料经过带有蜂窝模具挤出口的挤出机真空挤出，得到蜂窝状湿胚，挤出机的上挤出轴还具有剪切、混练作用，负压真空接料桶通过抽真空的卸料方式能起到提高坯料密实度的作用；蜂窝状湿胚经过干燥窑干燥，得到含水量≤3％的胚体；干燥后的胚体煅烧若干小时后得到蜂窝式SCR催化剂，最后再利用切割机对蜂窝式SCR催化剂进行定长切边。
进一步的，所述耐酸腐蚀层为耐酸腐蚀塑料层，耐酸腐蚀不锈钢层，耐酸腐蚀陶瓷层或者其它具有类似耐酸腐蚀功能的结构层；所述计量秤的秤台面为耐酸腐蚀塑料秤台面，耐酸腐蚀不锈钢秤台面，耐酸腐蚀陶瓷秤台面或者其它具有类似耐酸腐蚀功能的秤台面；所述催化剂支架为耐酸腐蚀塑料支架，耐酸腐蚀不锈钢支架，耐酸腐蚀陶瓷支架或者其它具有类似耐酸腐蚀功能的支架；所述负压吸尘风管为耐酸腐蚀塑料风管，耐酸腐蚀不锈钢风管，耐酸腐蚀橡胶风管或者其它具有类似耐酸腐蚀功能的风管。常见的耐腐蚀塑料为PTFE(聚四氟乙烯)，PTFE塑料常用于化工生产中，可在强酸强碱下工作较长时间(几年甚至十几年)；不锈钢拥有耐腐蚀性好、耐高温氧化、焊接性能好、清洁，光洁度高等优点；陶瓷的耐酸腐蚀性能优越，但受加工限制，只适用于一些比较简单的结构。
再进一步，所述耐酸腐蚀耐磨层为2205双相不锈钢层；所述上挤出轴和下挤出轴为2205双相不锈钢挤出轴。双相不锈钢2205合金是由21％铬，2.5％钼及4.5％镍氮合金构成的复式不锈钢。它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力。
再进一步，所述耐酸腐蚀耐高温层为304不锈钢层或316L不锈钢层；所述窑道为304不锈钢窑道或316L不锈钢窑道；所述传送带为不锈钢传送带；所述负压排气管为不锈钢排气管。304不锈钢耐高温800度，具有加工性能好，韧性高的特点，适用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备；316L不锈钢由于添加Mo，耐腐蚀性能，特别是耐点蚀性能优秀，但相对304不锈钢，价格较高。
再进一步，所述锯片为不锈钢锯片。
再进一步，所述上挤出轴和下挤出轴外露面上涂覆耐磨涂料层。耐磨涂料是一类具有特殊功能的新型功能涂料，其主要耐磨骨料、超微粉体和无机聚合物分散液组合而成，由于采用了耐酸和耐碱的特殊原料，涂层性能稳定，不会和介质发生反应，同时耐磨涂料的原料多为高温合成材料，晶体发育好，结构完整，不受环境因素的影响，是最好的惰性材料之一，因而可有效抵御环境介质作用和各种化学腐蚀。
再进一步，所述催化剂支架包括左、右间隔布置的两个支承架。两个支承架在两个锯片的切割位置附近进行支承，效果更好。
再进一步，所述下挤出轴的挤出腔中、后段内沿轴向螺旋盘绕水冷管，所述下挤出轴内配置水冷管，所述水冷管中的冷却水为除盐软化水。通过壁冷和轴冷两种冷却结构进挤出泥料进行冷却，防止挤出过程中泥料温升过高，引起泥料物理性能的变化；除盐软化水可以有效预防长期使用过程中普通冷却水生垢堵塞冷却水管的现象。
本实用新型的有益效果在于：
1、该装置基于硝酸系作为前驱体实现工业化制备脱硝催化剂的开发、应用基础，实现了大批量连续性工业化制备；
2、设备的耐酸腐蚀性能优越，此外还兼顾了某些加工中的耐高温，耐磨损的性能；
3、装置的结构简单，运行稳定，易于实施。
附图说明
图1为混料机的一种优选结构正视示意图
图2为图1的左视图
图3为图1的俯视图
图4为挤出机的一种优选结构正视示意图
图5为烘干窑和煅烧窑的一种优选结构正视示意图
图6为切割机的一种优选结构正视示意图
图7为图6的右视图
图1～7中：1为原辅材料存储仓，2为中间送料仓，3为混料仓，4为送料器，5为上挤出轴，6为下挤出轴，7为负压真空接料桶，8为传送带，9为窑道，10为锯片，11为催化剂支架，12为负压吸尘风管，13为挤出腔，14为水冷管，15为负压排气管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统包括顺序配置的计量秤，混料机，挤出机，烘干窑，煅烧窑，切割机。
计量秤的秤台面为耐酸腐蚀不锈钢秤台面，由于其结构比较简单，不再附图示意。
如图1～3所示，混料机包括位于上层的3个原辅材料存储仓1，位于中间层的一个中间送料仓2和位于底层的4个混料仓3，相邻两层之间通过送料器4连接；中间送料仓2能够沿设定轨道水平移动从而对其下方不同位置的混料仓3切换送料，原辅材料存储仓1能够沿设定轨道水平跟随中间送料仓2移动，从而对不同位置的中间送料仓2送料；原辅材料存储仓1，中间送料仓2，混料仓3和送料器4与原辅材料直接接触的内腔面上覆盖不锈钢耐酸腐蚀层。
如图4所示，挤出机包括上下平行配置于挤出腔13内的上挤出轴5和下挤出轴6，上挤出轴5的挤出口通过负压真空接料桶7与下挤出轴6的加料口连接；上挤出轴5和下挤出轴6均为外露面上涂覆了耐磨涂料层的2205双相不锈钢挤出轴；负压真空接料桶7内桶面，挤出腔13内壁上分别覆盖耐酸腐蚀不锈钢层；下挤出轴6的挤出腔13中、后段内沿轴向螺旋盘绕水冷管14，下挤出轴6内配置水冷管14，水冷管14中的冷却水为除盐软化水。
如图5所示，烘干窑和煅烧窑为烘干煅烧一体式微波隧道窑；窑道9为两段式，沿从左往右的输送方向，分别为烘干窑道和煅烧窑道；窑道9内侧底部沿窑道长度方向铺设由电机驱动的传送带8；窑道9内还设有负压排气管15；传送带8为耐酸腐蚀耐高温传送带，窑道9整体为耐酸腐蚀耐高温的304不锈钢窑道或316L不锈钢窑道；负压排气管15为耐酸腐蚀耐高温排气管。
如图6～7所示，切割机包括左右两侧立式垂直间隔配置的锯片10和水平纵向配置于两锯片10之间的输送带，输送带上垂直于输送带输送方向固定催化剂支架11，催化剂支架11支承面呈开口向上的“V”字形，其开口角度与硝酸系前驱体SCR催化剂的外形相匹配，催化剂支架11包括左、右间隔布置的两个支承架，分别与两侧锯片10对应；硝酸系前驱体SCR催化剂两端外露于锯片10外侧，正对硝酸系前驱体SCR催化剂两端，在两锯片10外侧配置负压吸尘风管12，将切割过程中产生的粉末抽吸收纳，避免污染加工环境；催化剂支架11为耐酸腐蚀不锈钢支架，负压吸尘风管12整体为耐酸腐蚀塑料风管；锯片10为耐酸腐蚀不锈钢锯片。
具体加工时，利用计量秤对硝酸系前驱体SCR催化剂的各种原辅材料按比例称重配料；利用混料机将配好的粉状、粒状的原辅材料混合均匀，得到塑性泥料，然后常温密封陈化；陈化后的泥料经过带有蜂窝模具挤出口的挤出机真空挤出，得到蜂窝状湿胚，挤出机的上挤出轴还具有剪切、混练作用，负压真空接料桶通过抽真空的卸料方式能起到提高坯料密实度的作用；蜂窝状湿胚经过干燥窑干燥，得到含水量≤3％的胚体；干燥后的胚体煅烧若干小时后得到蜂窝式SCR催化剂，最后再利用切割机对蜂窝式SCR催化剂进行定长切边。
Claims (8)
1.一种硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述工业化制备系统包括顺序配置的计量秤，混料机，挤出机，烘干窑，煅烧窑，切割机，其中：
计量秤的秤台面上覆盖耐酸腐蚀层，或者计量秤的秤台面为耐酸腐蚀秤台面；
混料机包括位于上层的多个原辅材料存储仓(1)，位于中间层的一个中间送料仓(2)和位于底层的多个混料仓(3)，相邻两层之间通过送料器(4)连接；中间送料仓(2)能够沿设定轨道水平移动从而对不同位置的混料仓(3)切换送料，原辅材料存储仓(1)能够沿设定轨道水平跟随中间送料仓(2)移动，从而对不同位置的中间送料仓(2)送料；原辅材料存储仓(1)，中间送料仓(2)，混料仓(3)和送料器(4)与原辅材料直接接触的内腔面上覆盖耐酸腐蚀层；
挤出机包括上下平行配置于挤出腔(13)内的上挤出轴(5)和下挤出轴(6)，上挤出轴(5)的挤出口通过负压真空接料桶(7)与下挤出轴(6)的加料口连接；上挤出轴(5)和下挤出轴(6)外露面上覆盖耐酸腐蚀耐磨层，或者上挤出轴(5)和下挤出轴(6)均为耐酸腐蚀耐磨挤出轴；负压真空接料桶(7)内桶面，挤出腔(13)内壁上分别覆盖耐酸腐蚀层；
烘干窑和煅烧窑为相互独立的烘干微波隧道窑和煅烧波隧道窑，或者，烘干窑和煅烧窑为烘干煅烧一体式微波隧道窑；窑道(9)内侧底部沿窑道长度方向铺设由电机驱动的传送带(8)；窑道(9)内还设有负压排气管(15)；传送带(8)为耐酸腐蚀耐高温传送带，窑道(9)内壁覆盖耐酸腐蚀耐高温层，或者，窑道(9)整体为耐酸腐蚀耐高温窑道；负压排气管(15)为耐酸腐蚀耐高温排气管，或者，负压排气管(15)内壁覆盖耐酸腐蚀耐高温层；
切割机包括左右两侧立式垂直间隔配置的锯片(10)和水平纵向配置于两锯片(10)之间的输送带，输送带上垂直于输送带输送方向固定催化剂支架(11)，催化剂支架(11)支承面呈开口向上的“V”字形，其开口角度与硝酸系前驱体SCR催化剂的外形相匹配；硝酸系前驱体SCR催化剂两端外露于锯片(10)外侧，正对硝酸系前驱体SCR催化剂两端，在两锯片(10)外侧配置负压吸尘风管(12)；催化剂支架(11)支承面和负压吸尘风管(12)内壁上分别覆盖耐酸腐蚀层，或者，催化剂支架(11)为耐酸腐蚀支架，负压吸尘风管(12)整体为耐酸腐蚀风管；锯片(10)为耐酸腐蚀锯片。
2.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述耐酸腐蚀层为耐酸腐蚀塑料层，耐酸腐蚀不锈钢层或者耐酸腐蚀陶瓷层；所述计量秤的秤台面为耐酸腐蚀塑料秤台面，耐酸腐蚀不锈钢秤台面或者耐酸腐蚀陶瓷秤台面；所述催化剂支架(11)为耐酸腐蚀塑料支架，耐酸腐蚀不锈钢支架或者耐酸腐蚀陶瓷支架；所述负压吸尘风管(12)为耐酸腐蚀塑料风管，耐酸腐蚀不锈钢风管或者耐酸腐蚀橡胶风管。
3.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述耐酸腐蚀耐磨层为2205双相不锈钢层；所述上挤出轴(5)和下挤出轴(6)为2205双相不锈钢挤出轴。
4.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述耐酸腐蚀耐高温层为304不锈钢层或316L不锈钢层；所述窑道(9)为304不锈钢窑道或316L不锈钢窑道；所述传送带(8)为不锈钢传送带；所述负压排气管(15)为不锈钢排气管。
5.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述锯片(10)为不锈钢锯片。
6.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述上挤出轴(5)和下挤出轴(6)外露面上涂覆耐磨涂料层。
7.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述催化剂支架(11)包括左、右间隔布置的两个支承架。
8.根据权利要求1所述的硝酸系前驱体SCR催化剂的工业化制备系统，其特征在于：所述下挤出轴(6)的挤出腔(13)中、后段内沿轴向螺旋盘绕水冷管(14)，所述下挤出轴(6)内配置水冷管(14)，所述水冷管(14)中的冷却水为除盐软化水。
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| CN201720050389.XU CN206404792U (zh) | 2017-01-17 | 2017-01-17 | 一种硝酸系前驱体scr催化剂的工业化制备系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN206404792U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113083318A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-09 | 山东省科学院能源研究所 | 一种芬顿铁泥制备scr脱硝催化剂系统及工艺 |
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2017
- 2017-01-17 CN CN201720050389.XU patent/CN206404792U/zh active Active
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