CN208032586U - 一种具有整体式蜂窝状的低温scr脱硝催化剂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，涉及SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为26.3～50.5cm×26.3～50.5cm×10～15cm，其中的每个蜂窝状通孔包含陶瓷胚体和浸渍了钛‑金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层，每个蜂窝状通孔孔道的孔口边长为1～2cm的正方形，孔道的壁厚为0.3～0.5cm，孔道的长度为10～15cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
Description
技术领域
本实用新型的技术方案涉及SCR脱硝催化剂，具体地说是一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂。
背景技术
近年来，氮氧化合物NOx(即一氧化氮NO和二氧化氮NO2的总称)的排放量一直呈现出上升的趋势，每年都会有数千万吨的NOx排放到大气中。NOx可以造成非常严重的大气环境污染问题，例如：酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞和温室效应。NOx的产生与空气的高温燃烧密切相关，空气高温燃烧会使氮气与氧气反应生成NO，NO会进一步被O2氧化生成NO2；此外，燃料或原料中含有的有机氮、硝酸盐和亚硝酸盐，在500℃时也会分解产生NO和NO2。
在目前常用的脱硝技术中，SCR脱硝系统是经济和高效的技术相对成熟的技术之一，但是，SCR脱硝催化剂在300℃～400℃才有较高的转化效率。为了满足这一温度条件，催化反应只能够设置在微粒吸收器与脱硫装置之前，因此如果采取这种措施，SCR脱硝催化剂表面必然会形成微粒堆积且会被废气中的SO2腐蚀，从而造成SCR脱硝催化剂失活。解决这个问题的办法有两种，一是把SCR催化装置安装于微粒吸收器与脱硫装置之后，但是这需要安装一个加热装置给尾气升温；二是研发一种能够在200℃以下达到较高转化效率的低温SCR脱硝催化剂。经过实践比较，后一种方法更为经济、简便和可行。
低温SCR脱硝催化剂的组成和构型均会对其催化效率和使用寿命造成很大影响。现有的低温SCR脱硝催化剂的构型多为颗粒式、条型和粉体，这些构型的低温SCR脱硝催化剂存在团聚结块的缺陷，导致其催化效率和使用寿命较低，不能符合低温SCR脱硝催化剂实际使用的要求。整体式蜂窝状构型的催化剂具有机械强度高、提高催化剂热稳定性、节约活性组分用量的优点，因此也成为新型低温SCR脱硝催化剂的发展方向。
CN106540684A公开了高活性蜂窝式SCR催化剂及其制备方法，以凹凸棒土、钛白粉、偏钒酸铵、羧甲基纤维素钠、聚环氧乙烷、氨水85份、玻璃纤维、棉浆和除盐水为原料组成，催化剂胚体的孔数为18×18、横截面为150mm×150mm，内壁为1.1-1.5mm，外壁为1.7-2.1mm，节距为8.2-8.5mm，该SCR催化剂存在的缺陷是：采用传统的V-Ti体系进行负载，蜂窝状构型中通孔孔道较少且互不相通，扩表涂层与蜂窝状构型载体连接不牢，催化效率和使用寿命较低，在低温活性区没有优势，不是低温SCR脱硝催化剂。
CN102614890B公开了用于硝酸、硝盐尾气脱硝的蜂窝整体式SCR催化剂，它由内部具有网状蜂窝孔的载体、涂覆在蜂窝孔表面的氧化铝活性层和浸渍在氧化铝活化层上的活性组份组成，其中蜂窝陶瓷的采用一般制备方法：经球磨、捏合、陈腐、炼泥、成型、定型烘干和高温烧制成具有网状蜂窝孔的载体，蜂窝孔为方形(也可是圆形、三角形或正六方形)，孔径或边长为3×3毫米，蜂窝孔呈平行排列，该SCR催化剂存在的缺陷是：蜂窝状构型中通孔孔道较少且互不相通，催化剂同样会在使用中出现烧结团聚的现象，此外在实际催化过程中，催化剂的Al2O3扩表涂层会存在脱落的现象，严重影响催化剂的催化效率和使用寿命。
CN106166493A公开了一种整体式低温SCR催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的活性组分为氧化锰，以改性堇青石蜂窝陶瓷为载体，堇青石蜂窝陶瓷孔密度为100～400孔/平方英寸，该SCR催化剂存在的缺陷是：蜂窝状构型中通孔孔道较少且互不相通，使用中会出现严重的烧结团聚现象，会导致催化剂的催化效率和使用寿命降低。
总之，现有整体式蜂窝低温SCR催化剂还存在蜂窝状构型中通孔孔道较少且互不相通，扩表涂层与载体连接不牢、催化剂活性组分在使用过程中易烧结团聚，催化剂的催化效率和使用寿命降低的缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，是浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，现有整体式蜂窝低温SCR催化剂还存在蜂窝状构型中通孔孔道较少且互不相通，扩表涂层与载体连接不牢、催化剂活性组分在使用过程中易烧结团聚，催化剂的催化效率和使用寿命降低的缺陷。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体为尺寸为26.3～50.5cm×26.3～50.5cm×10～15cm的立方体，其中的每个蜂窝状通孔包含陶瓷胚体和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层，每个蜂窝状通孔孔道的孔口边长为1～2cm的正方形，孔道的壁厚为0.3～0.5cm，孔道的长度为10～15cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
上述一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的制备方法步骤如下：
第一步，制备蜂窝状陶瓷胚体：
以堇青石或高岭土为主体，按质量比10∶1掺入氧化钙，滑石，粘土，硅藻土和膨胀土中的任意三种，这三种矿物的掺入量分别为掺入总量的三分之一，进行真空炼泥后用液压挤出，机压制成蜂窝状陶瓷胚体，然后在温度控制在80～120℃条件下烘干，由此制得整体尺寸为26.3～50.5cm×26.3～50.5cm×10～15cm，每个蜂窝状通孔孔道的孔口边长为1～2cm的正方形，孔道的壁厚为0.3～0.5cm，孔道的长度为10～15cm，蜂窝状通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道的蜂窝状陶瓷胚体；
第二步，浸渍蜂窝状陶瓷胚体：
将上述第一步制得的蜂窝状陶瓷胚体浸渍在钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液中，温度控制在室温25℃，浸渍时间为1～2小时，由此完成浸渍蜂窝状陶瓷胚体；
第三步，制备整体式蜂窝低温SCR脱硝催化剂：
将上述第二步完成浸渍钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液后的蜂窝状陶瓷胚体取出，在450～500℃条件下焙烧并退火5～7h，升温速率为5～10℃/分钟，退火速率5～10℃/分钟，形成锐钛矿型TiO2，Mn2+转化成Mn3+和Mn4+，由此制得浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为26.3～50.5cm×26.3～50.5cm×10～15cm，每个蜂窝状通孔包含陶瓷胚体和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层，每个蜂窝状通孔孔道的孔口边长为1～2cm的正方形，孔道的壁厚为0.3～0.5cm，孔道的长度为10～15cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
上述一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的制备方法中，所述钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液是采用钛酸四丁脂为钛源，与无水乙醇混合,钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1:4，在混合过程中加入硝酸锰以及硝酸铁、硝酸铜或硝酸钴中的任意一种硝酸盐，硝酸锰与硝酸铁、硝酸铜或硝酸钴中的任意一种硝酸盐的摩尔质量比为1:1，形成溶胶体系，并在该溶胶体系中加入质量百分比浓度为95％的浓硝酸和纯醋酸，该浓硝酸与纯醋酸的体积比为1:10，将该溶胶体系的pH值调至0.9～1，制得钛-金属氧化物溶胶，再加入钛-金属氧化物溶胶质量的5～10％的改性纳米矿物纤维，在分散机中以150～300转/分钟转速持续搅拌12～24小时制得的。
上述一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的制备方法中，所涉及的原料、试剂和设备均通过公知途径获得，原料纳米矿物纤维来源为ZL200910070297.8公开的方法所制得，操作工艺是本领域技术人员能够掌握的。
本实用新型的有益效果如下：
(1)由于本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体有1200个蜂窝状通孔，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道，能够促进烟气中NOx在催化剂中的扩散和吸附，较高的孔隙率提高了催化效率。
(2)本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂中的陶瓷胚体形成牢固的化学键和理想的蜂窝状构型，提升了催化剂在陶瓷胚体表面的负载强度，进而可以提高整体式低温脱硝催化剂的抗压强度和使用寿命。
(3)与具有相同活性组分的颗粒式、条型和粉体构型的低温SCR脱硝催化剂相比，本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的催化效率提高30％，抗压强度和使用寿命均提高了50％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的具有整体式蜂窝状低温SCR脱硝催化剂的整体构型透视示意图。
图2为本实用新型的具有整体式蜂窝状低温SCR脱硝催化剂的单个蜂窝构型的横剖面示意图。
图3为本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的单个蜂窝状通孔孔道的构型透视示意图。
图中，1.蜂窝状通孔，2.陶瓷胚体，3.浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层，4.单个蜂窝状通孔孔道。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体构型为整体尺寸为a×b×c的立方形，其中含有大小一致的单个蜂窝状通孔1。本实用新型中的a＝26.3～50.5cm，b＝26.3～50.5cm，c＝10～15cm，蜂窝状通孔1的个数为1200，蜂窝状通孔1的孔道互相穿插形成气体通道。
图2所示实施例表明，本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的每个单个蜂窝包含陶瓷胚体2和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层3，孔口边长为e。本实用新型中的e＝1～2cm。
图3所示实施例表明，本实用新型的具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的每个单个蜂窝状通孔孔道4的长度为c,孔口边长为e。本实用新型中的c＝10～15cm，e＝1～2cm。
实施例1
本实施例的一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为26.3cm×26.3cm×10cm，其中的每个蜂窝状通孔1包含陶瓷胚体2和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层3，每个单个蜂窝状通孔孔道4的孔口边长为e＝1cm的正方形，孔道的壁厚为0.3cm，孔道的长度为c＝10cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔1的孔道互相穿插形成气体通道。
实施例2
本实施例的一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为38.4cm×38.4cm×12cm，其中的每个蜂窝状通孔1包含陶瓷胚体2和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层3，每个单个蜂窝状通孔孔道4的孔口的边长为e＝1.5cm的正方形，孔道的壁厚为0.4cm，孔道的长度为c＝12cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
实施例3
本实施例的一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为50.5cm×50.5cm×15cm，其中的每个蜂窝状通孔1包含陶瓷胚体2和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层3，每个单个蜂窝状通孔孔道4的孔口的边长为e＝2cm的正方形，孔道的壁厚为0.5cm，孔道的长度为c＝15cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
Claims (1)
1.一种具有整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该整体式蜂窝状的低温SCR脱硝催化剂的整体尺寸为26.3～50.5cm×26.3～50.5cm×10～15cm，其中的每个蜂窝状通孔包含陶瓷胚体和浸渍了钛-金属氧化物与改性纳米矿物纤维的溶胶悬浊液的涂层，每个蜂窝状通孔孔道的孔口边长为1～2cm的正方形，孔道的壁厚为0.3～0.5cm，孔道的长度为10～15cm，通孔孔道的个数为1200，蜂窝状通孔孔道互相穿插形成气体通道。
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