TWI453065B

TWI453065B - Selective catalyst reduction reaction (SCR) plate catalyst manufacturing method

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Publication number: TWI453065B
Application number: TW097124895A
Authority: TW
Original assignee: China Steel Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2014-09-21
Also published as: TW201002418A

Description

選擇性觸媒還原反應(SCR)板狀觸媒製造方法

本發明係有關於一種板狀觸媒製造方法，詳言之，係關於一種選擇性觸媒還原反應(Selective Catalytic Reduction，SCR)板狀觸媒製造方法。

SCR觸媒通常用於脫硝反應，以去除廢氣中氮氧化物，藉著通入的氨氣及空氣，催化氮氧化物與之進行氧化還原反應，將氮氧化物轉化成氮氣及水氣，以降低氮氧化物排放濃度。習知SCR觸媒之化學主成分一般包括鈦(Ti)－釩(V)－鎢(W)或鈦(Ti)－釩(V)－鉬(Mo)等氧化物。其中，鈦氧化物之主要功能係作為觸媒擔體；主成分中的釩氧化物則主司氧化功能；鎢或鉬氧化物則係作為促進劑，並可抑制觸媒受到廢氣中硫化物毒化以及避免鈦氧化物由銳鈦礦(Anatase)之晶體結構轉變為金紅石(Rutile)之晶體結構，以保持觸媒的脫硝活性。

目前商業上所供應的SCR觸媒主要以蜂槽狀與板狀兩種型式為主。在習知配製蜂槽狀SCR觸媒之過程中，係採用含浸方式進行。其中，用於配製蜂槽狀SCR觸媒的釩－鎢或釩－鉬起始原料，如釩酸銨、十二鎢酸銨及七鉬酸銨均為銨化合物。另外，為了將釩－鎢或釩－鉬含浸於鈦氧化物(二氧化鈦)擔體上，必須將釩酸銨－十二鎢酸銨或釩酸銨－七鉬酸銨等銨化合物先溶於水中，配製成水溶液，以利主成份均勻地含浸於鈦氧化物擔體上。

然而，釩酸銨於水中溶解度很小，不易溶於水中，必須藉著加入大量草酸(Oxalic Acid)，以增進釩酸銨於水中溶解度，但所增進的效果仍有限。因受限於釩酸銨不易溶於水中，習知以含浸方式製造之SCR觸媒，其所含的釩氧化物不易調配到最適化的濃度，進而影響脫硝能力。

此外，在一貫作業鋼廠所屬燒結工場中，於高溫燒結過程中會產生內含大量氮氧化物之廢氣，故須藉著SCR觸媒進行氮氧化物管末處理，降低氮氧化物排放濃度，以符合環保法規。然而，燒結廢氣中夾帶有大量飛灰，為避免飛灰中重金屬及鹼金屬累積於SCR觸媒上，毒化觸媒進而降低脫硝能力，且增加反應器內的壓差，故採用廢氣易流經且飛灰不易累積之板狀SCR觸媒。但板狀SCR觸媒並不適用習知含浸方式之製造方法。

參考美國專利第5,059,576號及歐洲專利第0314392 B1號，其揭示板狀觸媒之製造方法包括捏拌與含浸兩種方式，但須經兩次煅燒步驟，茲將其製造方法之步驟歸納如下：(a)將釩酸銨及七鉬酸銨(或十二鎢酸銨)起始原料，加入由硫酸製程所配製之偏鈦酸泥濘物(內含30 wt%之二氧化鈦)中；(b)於溫度為140℃下進行捏拌，將部分水份揮發成含水量為38 wt%的糊狀物；(c)將糊狀物射出成型為3 mm大小之粒狀物；(d)進行一乾燥步驟；(e)於560℃下先煅燒2小時，將金屬銨化合物氧化成金屬氧化物，且將硫酸根含量揮發而降為小於1.5 wt%，以增強後續觸媒之附著強度；(f)將觸媒粉碎為20微米(μ)大小的粉末；(g)將水加入觸媒粉末中，配成粉末含量為45~65 wt%的泥濘物；(h)以含浸方式，將無機纖維布浸滯於觸媒泥濘物中，利用橡膠輥輪將多餘泥濘物去除，觸媒與無機纖維布兩者重量比大於3，使得附著於無機纖維布上的觸媒更緻密，其組成成份密度約為0.8g/cc；(i)將無機纖維布置於兩個金屬模板間，塑成Z字型的板狀觸媒；(j)將成型後觸媒於180℃乾燥1小時後，再於550℃煅燒2小時，以製得板狀觸媒成品。由於習知板狀觸媒製造方法之製程步驟繁多，故需花費較冗長之製造時間。

因此，有必要提供一創新且富有進步性之SCR板狀觸媒製造方法，以解決上述問題。

本發明提供一種選擇性觸媒還原反應(Selective Catalytic Reduction，SCR)板狀觸媒製造方法，包括以下步驟：(a)於常溫下進行一第一混合步驟，以混合水、鈦金屬化合物、釩金屬銨化合物、硫酸化合物，以及鎢金屬銨化合物溶液或鉬金屬銨化合物溶液；(b)添加無機纖維及黏土，並進行一第二混合步驟，以形成一SCR觸媒材料；(c)附著該SCR觸媒材料於一網狀金屬，以形成一SCR板狀觸媒基材；(d)將該SCR板狀觸媒基材成型為一Z形板狀觸媒基材；(e)乾燥該Z形板狀觸媒基材；及(f)煅燒該Z形板狀觸媒基材，以製作完成一SCR板狀觸媒。

本發明提供一種操作簡易且於常溫下進行SCR觸媒材料之配製之SCR板狀觸媒製造方法，製程中不須進行習知技術之以下步驟：於140℃高溫下進行捏拌，以揮發過量水份；二次高溫煅燒步驟；及粉碎步驟。此外，本發明所添加之該金屬硫酸化合物或硫酸鹽類係作為促進劑，經該第一混合步驟促使不溶於水之釩金屬化合物與其進行反應，以生成易溶於水之硫酸釩氧化合物(VOSO₄ )，以使釩金屬化合物均勻地分佈於鈦金屬化合物(擔體)表面上，而不需如習知含浸方法，須加入草酸以提高水中溶解度方式方能進行。

另外，本發明加入硫酸化合物所製得之SCR板狀觸媒，不僅可增加對氮氧化物之脫除效率，此外對廢氣(例如：鋼廠所排放廢氣)中所含之氯化物及戴奧辛等空氣污染物，均具有較佳之脫除能力，且可避免廢氣中飛灰對脫硝系統之堵塞及降低壓差升高。

圖1顯示本發明選擇性觸媒還原反應(Selective Catalytic Reduction，SCR)板狀觸媒之製造方法之流程圖。參考步驟S11，於常溫下進行一第一混合步驟，以混合水、鈦金屬化合物、釩金屬銨化合物、硫酸化合物，以及鎢金屬銨化合物溶液或鉬金屬銨化合物溶液。較佳地，所使用之水係為軟水，該鈦金屬化合物係為二氧化鈦氧化物或偏鈦酸，該釩金屬銨化合物係為釩酸銨，該硫酸化合物則為金屬硫酸化合物或硫酸鹽類，該鎢金屬銨化合物係為十二鎢酸銨，該鉬金屬銨化合物係為七鉬酸銨。

在本實施例中，該鈦金屬化合物之重量百分比係為50% 至65%，該釩金屬銨化合物之重量百分比為1%至6%，該硫酸化合物之重量百分比為0.5%至4%，該鎢金屬銨化合物及該鉬金屬銨化合物其中之一之重量百分比為3%至8%。較佳地，該鈦金屬化合物之重量百分比係為55%至60%，該釩金屬銨化合物之重量百分比為3%至5%，該硫酸化合物之重量百分比為1%至3%，該鎢金屬銨化合物及該鉬金屬銨化合物其中之一之重量百分比為4%至7%。

在本實施例中係以一捏拌裝置(捏拌機)以機械捏拌方式混合水、該鈦金屬化合物、該釩金屬銨化合物、該硫酸化合物以及該鎢金屬銨化合物溶液及鉬金屬銨化合物溶液其中之一。其中，該捏拌裝置係以400至800轉/分鐘(rpm)進行捏拌，其捏拌時間為1至4小時，以充分混合該鈦金屬化合物、該釩金屬銨化合物及該硫酸化合物，並促使生成易溶於水中之硫酸釩氧化合物(VOSO₄ )，而將該硫酸釩氧化合物均勻地分佈於該鈦金屬化合物(擔體)之表面上。較佳地，該捏拌裝置係以500至600轉/分鐘進行攪拌，攪拌時間為2至3小時。

其中，添加之該金屬硫酸化合物或硫酸鹽類係作為促進劑，經該第一混合步驟促使不溶於水之釩金屬化合物與其進行反應，以生成易溶於水之硫酸釩氧化合物，以使釩金屬化合物均勻地分佈於鈦金屬化合物(擔體)表面上，而不需如習知含浸方法，須加入草酸以提高水中溶解度方式方能進行。另外，本發明加入硫酸化合物所製得之SCR板狀觸媒，不僅可增加對氮氧化物之脫除效率，此外對廢氣 (例如：鋼廠所排放廢氣)中所含之氯化物及戴奧辛等空氣污染物，均具有較佳之脫除能力，且可避免廢氣中飛灰對脫硝系統之堵塞及降低壓差升高。

參考步驟S12，添加無機纖維(結合劑)及黏土，並進行一第二混合步驟，以形成一SCR觸媒材料。其中，該第二混合步驟係於同一捏拌裝置添加一該無機纖維及該黏土後，持續地以捏拌方式進行一第二混合步驟，其中，藉由該捏拌裝置之捏拌，可將該無機纖維撕裂成細絲，使得該無機纖維、該黏土、該鈦金屬化合物、該釩金屬銨化合物、該硫酸化合物以及該鎢金屬銨化合物溶液及鉬金屬銨化合物溶液其中之一均勻混合，以增強後續該SCR觸媒材料附著於一網狀金屬之強度。

在本實施例中，該無機纖維及黏土係為含鋁及矽氧化物，其中，該無機纖維之重量百分比為4%至10%，該黏土之重量百分比為1%至6%。較佳地，該無機纖維之重量百分比為6%至9%，該黏土之重量百分比為2%至4%。

參考步驟S13，附著該SCR觸媒材料於一網狀金屬，以形成一SCR板狀觸媒基材。在本實施例中，其係以輥輪塗覆方式附著該SCR觸媒材料於一不鏽鋼網，以形成該SCR板狀觸媒基材(SCR板狀觸媒半成品)。

參考步驟S14，進行一成型步驟，將該SCR板狀觸媒基材成型為一Z形板狀觸媒基材。在本實施例中，其係將該SCR板狀觸媒基材置於一組模具中間，將其壓力塑型該Z形板狀觸媒基材。

參考步驟S15，進行一乾燥步驟，以乾燥該Z形板狀觸媒基材。參考步驟S16，進行一煅燒步驟，煅燒乾燥後之該Z形板狀觸媒基材，以製作完成本發明之SCR板狀觸媒。其中，在該煅燒步驟中之煅燒溫度係為400℃至550℃，較佳地，該煅燒步驟中之煅燒溫度係為450℃至500℃。

參考圖2，其顯示本發明SCR板狀觸媒之示意圖。其中，該SCR板狀觸媒1具有複數個Z形結構11，每一Z形結構11之二尖端111、112係相對地超出該SCR板狀觸媒1之二相對表面，且相鄰之Z形結構11具有一間隔距離。在實際應用上，係將複數個SCR板狀觸媒11設置於一個鐵箱內(圖未示出)，並呈平行排列且堆疊形成一個模組單元，其中，相鄰之SCR板狀觸媒1可藉由該等Z形結構11支撐，使得相鄰之SCR板狀觸媒1具有一間隙，該間隙可令欲被催化反應之氣體流通過，以增加該SCR板狀觸媒1之反應面積，故具有較佳之催化效率，並且使得飛灰不致堵塞於其間，而隨著廢氣被帶出。再者，藉添加之該無機纖維及該黏土以增強該SCR板狀觸媒1之強度，故可以承受廢氣之沖擊而不易脫落。

參考圖3，其顯示利用本發明SCR顆粒狀觸媒(由SCR板狀觸媒表面刮除而得)脫除氮氧化物能力之測試裝置之示意圖。該測試裝置2包括一管狀石英玻璃反應管23、一反應器24、一溫度控制器25、一氣體混合儲存裝置26、一低溫緩衝瓶27及一積體電路(IC)元件28。

首先，將粒徑12至16網目(mesh)的SCR顆粒狀觸媒21與直徑約0.4公分之玻璃球22混合均勻後，置於長50公分、直徑1.5公分之該管狀石英玻璃反應管23中，再將裝有該等SCR顆粒狀觸媒21及該等玻璃球22之該石英玻璃反應管23置於該反應器24(加熱器)中，以進行氮氧化物裂解反應測試。在本實施例中該反應器24係連接該溫度控制器25，以控制該反應器24中之反應溫度。該石英玻璃反應管23具有一入口端231及一出口端232，該入口端231連接至該氣體混合儲存裝置26，該氣體混合儲存裝置26用以提供氮氧化物－氨氣－空氣混合氣體至該石英玻璃反應管23中，以進行選擇性觸媒還原反應(SCR)反應。該出口端232連接至該低溫緩衝瓶27，用以冷卻反應後之氣體及吸附殘餘氨氣的磷酸(o－Phosphoric Acid)。另外，該低溫緩衝瓶27連接至該積體電路(IC)元件28，以檢測氮氧化物濃度，並與原先未反應前之氮氧化物濃度作比對，計算出氮氧化物之轉化率，以作為本發明SCR顆粒狀觸媒21脫除氮氧化物活性大小的依據。

在本實施例中，該SCR顆粒狀觸媒21之脫除氮氧化物活性測試中所採用之反應條件如下：反應氣體：氮氧化物濃度為805 ppm、氨氣濃度為974 ppm、氧氣體積濃度為4.9%，而一氧化氮/氨(NO/NH₃ )之莫耳比為1~1.3 氣體空間流量：5000 hr^－1 反應溫度：300℃ 分析儀器：化學激光分析儀(Chemiluminescence) 儀器型號：Thermal Electronic Co.

參考圖4，其顯示利用本發明SCR板狀觸媒脫除氮氧化物能力測試裝置之示意圖。該測試裝置3包括一觸媒模組31、一氣體混合儲存裝置32、一低溫緩衝瓶33及一積體電路(IC)元件34。

首先，將12片長4公分、寬15公分之複數個SCR板狀觸媒(圖未示出)，以0.3公分之間距平行地置於長4公分、寬4公分、高15公分之觸媒模組31內，該觸媒模組31之前/後端各以玻璃棉填塞，以進行氮氧化物脫除能力反應測試。該觸媒模組31具有一入口端311及一出口端312，該入口端311連接至該氣體混合儲存裝置32，該氣體混合儲存裝置32用以提供氮氧化物－氨氣－空氣混合氣體至該觸媒模組31中，以進行SCR反應。該出口端312連接至該低溫緩衝瓶33，用以冷卻反應後之氣體及吸附殘餘氨氣的磷酸。另外，該低溫緩衝瓶32連接至該積體電路(IC)元件34，以檢測氮氧化物濃度，並與原先未反應前之氮氧化物濃度作比對，計算出氮氧化物之轉化率，而作為本發明SCR板狀觸媒脫除氮氧化物活性大小的依據。

在本實施例中，該SCR板狀觸媒之脫除氮氧化物活性測試中所採用之反應條件如下：反應氣體：氮氧化物濃度為805 ppm、氨氣濃度為974 ppm、氧氣體積濃度為12%，而NO/NH₃ 莫耳比為1~1.3 氣體空間流量：5000 hr^－1 反應溫度：300℃ 分析儀器：化學激光分析儀(Chemiluminescence) 儀器型號：Thermal Electronic Co.

參考圖5，其顯示利用本發明SCR顆粒狀觸媒(由SCR板狀觸媒表面刮除而得)脫除2－氯酚(2－Chlorophenol)能力測試裝置之示意圖。該測試裝置4包括一管狀石英玻璃反應管43、一反應器44、一氣體混合儲存裝置45、一吸收瓶46及一積體電路(IC)元件47。

首先，將粒徑12至16 mesh的SCR顆粒狀觸媒41與直徑約0.4公分之玻璃球42混合均勻後，置於長50公分、直徑1.5公分之該管狀石英玻璃反應管43中，再將此裝有SCR顆粒狀觸媒41之該石英玻璃反應管43置於該反應器44中，以進行2－氯酚裂解反應測試。該石英玻璃反應管43具有一入口端431及一出口端432，該入口端431連接至該氣體混合儲存裝置45，該氣體混合儲存裝置45用以提供由N₂ 所攜出之2－氯酚與空氣形成混合氣體至該石英玻璃反應管43中，以進行SCR反應。該出口端432連接至置於冰浴之該吸收瓶46。

該吸收瓶46於生成物冷凝下來後，再加入乙醇。接著，以該積體電路(IC)元件47量測該吸收瓶46中之2－氯酚濃度，即可計算出2－氯酚之轉化率，而作為本發明SCR顆粒狀觸媒21脫除2－氯酚活性大小的依據。

在本實施例中，該SCR顆粒狀觸媒41之脫除2－氯酚活性測試中所採用之反應條件如下：反應氣體：2－氯酚濃度為78 ppm、氧氣體積濃度為14.4% 氣體空間流量：5000 hr^－1 反應溫度：230℃ 分析儀器：氣相層析分析儀(GC)，偵測器為電子捕捉器(ECD) (i)儀器型號：Agilent 6890N (ii)GC分析層析管：DB一5MS

參考圖6，其顯示利用本發明SCR板狀觸媒之戴奧辛脫除能力測試裝置之示意圖。該測試裝置5包括一觸媒模組51、一石英玻璃混合管52、一預熱管裝置53、一冷凝及吸附戴奧辛XAD－2管件54及一冰水循環裝置55。

首先，將11片長15公分、寬8公分之複數個SCR板狀觸媒(圖未示出)，以0.6公分之間距平行地置於長8公分、寬8公分、高15公分之該觸媒模組51內，該觸媒模組51之前/後端各以玻璃棉填塞，以進行戴奧辛脫除能力反應測試。該觸媒模組51具有一入口端511及一出口端512，該入口端511連接該石英玻璃混合管52，該石英玻璃混合管52連接該預熱管裝置53。其中，該石英玻璃混合管52係用以揮發正己烷溶液以生成戴奧辛，該預熱管裝置53用以以加熱一攜帶氣體(例如：氮氣)，該攜帶氣體與該石英玻璃混合管52生成之戴奧辛混合並攜帶至該觸媒模組51中，以進行戴奧辛裂解反應。該出口端512連接至該冷凝及吸附戴奧辛XAD－2管件54，該冷凝及吸附戴奧辛XAD－2管件54連接該冰水循環裝置55，以維持該攜帶氣體及該戴奧辛之混合氣體維持於小於20℃的低溫，以進行戴奧辛樣品之取樣，最後，戴奧辛樣品再經溶劑萃取、淨化及分離後，以一高解析度積體電路(IC)元件檢測戴奧辛濃度。

在本實施例中，該SCR板狀觸媒之脫除戴奧辛活性測試中所採用之反應條件如下：反應氣體：戴奧辛濃度為1~3ng－TEQ/Nm³ 、氧氣體積濃度為15% 氣體空間流量：5000 hr^－1 反應溫度：320℃ 分析儀器：高解析度氣相層析分析儀(HRGC)/高解析度質譜儀(HRMS) 儀器型號：HRGC(HP6890 plus)、HRMS(JEOL JMS－700)

茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

實例1：

利用機械捏拌方法，混合鈦金屬化合物(擔體)、釩金屬、鎢金屬銨化合物及金屬硫酸化合物，並進行捏拌，以配製鈦金屬化合物之重量百分比為59%、釩金屬銨化合物之重量百分比為4%、鎢金屬銨化合物之重量百分比為6%之觸媒糰料。在該實例中，觸媒糰料之配製過程可分兩階段。在第一階段中，加入適量軟水後，將粉末的鈦金屬化合物、釩金屬銨化合物、鎢金屬銨化合物及金屬硫酸化合物(促進劑)加入一捏拌裝置內，於常溫下進行捏拌2~4小時(呈金黃色糰料)。接著，在第二階段中，加入適量玻璃纖維及無機結合劑，持續進行約2~4小時捏拌，藉著捏合將玻璃纖維撕裂成細絲，以均勻地混合於觸媒糰料中。該觸媒糰料利用一塗覆輥輪覆著於不鏽鋼網上，以形成SCR板狀觸媒基材，該SCR板狀觸媒基材經成型後再於室溫下乾燥，再置於高溫爐中於500℃下進行煅燒，以製作完成本發明之SCR板狀觸媒。

實例2：

採用如實例1的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，不同地是在該實例2中係以鉬金屬銨化合物取代鎢金屬銨化合物，另以硫酸鹽類取代金屬硫酸化合物作為促進劑，以配製鈦金屬化合物之重量百分比為60%、釩金屬銨化合物之重量百分比為4%、鉬金屬銨化合物之重量百分比為8%之觸媒糰料。該觸媒糰料利用塗覆輥輪覆著於不鏽鋼網上，以形成SCR板狀觸媒基材，該SCR板狀觸媒基材經成型後再於室溫下乾燥，再置於高溫爐中於550℃下進行煅燒，以製作完成本發明之SCR板狀觸媒。

實例3：

採用如實例1的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，再經輥軋塗覆、乾燥及高溫煅燒後製得SCR板狀觸媒，再將SCR板狀觸媒平行地安置於觸媒模組(參考圖4)內，進行氮氧化物裂解反應測試。實際量測結果顯示，本發明之SCR板狀觸媒，於300℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，氮氧化物脫除能力為91%。

實例4：

採用如實例1的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，經輥軋塗覆、乾燥與高溫煅燒後製得SCR板狀觸媒，再以刮刀將該SCR板狀觸媒表層觸媒刮下，經過篩選以選取粒徑12至16 mesh之SCR顆粒狀觸媒進行氮氧化物裂解反應測試。實際量測結果顯示，本發明含鎢金屬化合物之SCR顆粒狀觸媒，於300℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，氮氧化物脫除能力為89%。

實例5：

採用如實例2的二階段配製過程，但並無加入硫酸鹽類或金屬硫酸化合物(促進劑)，經過篩選選取粒徑12至16 mesh之SCR顆粒狀觸媒進行氮氧化物裂解反應測試。實際量測結果顯示，在無硫酸鹽類或金屬硫酸化合物影響下，含鎢金屬化合物之SCR顆粒狀觸媒，於300℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，氮氧化物脫除能力為79%。

實例6：

採用如實例2的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，經輥軋塗覆、乾燥與高溫煅燒後製得SCR板狀觸媒，再以刮刀將該SCR板狀觸媒表層觸媒刮下，經過篩選選取粒徑12至16 mesh之SCR顆粒狀觸媒進行氮氧化物裂解反應測試。實際量測結果顯示，本發明之含鉬金屬化合物之SCR顆粒狀觸媒，於300℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，氮氧化物脫除能力為92%。

實例7：

採用如實例6的二階段配製過程，但並無加入硫酸鹽類或金屬硫酸化合物促進劑，經過篩，選取粒徑12至16 mesh之SCR顆粒狀觸媒進行氮氧化物裂解反應測試。實際量測結果顯示，在無硫酸鹽類或金屬硫酸化合物影響下，含鎢金屬化合物之SCR顆粒狀觸媒，於300℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，氮氧化物脫除能力為77%。

實例8：

採用如實例1的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，經輥軋塗覆、乾燥與高溫煅燒後製得SCR板狀觸媒，再以刮刀將該SCR板狀觸媒表層觸媒刮下，經過篩選選取粒徑12至16 mesh之SCR顆粒狀觸媒進行2－氯酚裂解反應測試。實際量測結果顯示，本發明之含鎢金屬化合物之SCR顆粒狀觸媒，於230℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，2－氯酚脫除能力為91%。

實例9：

採用如實例1的二階段配製過程，同樣以機械捏拌方法配製觸媒糰料，再經輥軋塗覆、乾燥與高溫煅燒後製得SCR板狀觸媒，再將SCR板狀觸媒平行地安置於觸媒模組(參考圖6)內，進行戴奧辛裂解反應測試。實際量測結果顯示，本發明之含鎢金屬化合物之SCR板狀觸媒，於320℃之反應溫度及空間流量為5,000 hr^－1 條件下，戴奧辛脫除能力為86%。

本發明之SCR板狀觸媒製造方法操作簡易，且只單純以機械捏拌方式於常溫中配製糰狀觸媒(SCR觸媒材料)，製程中不須如習知技術再經過以140℃揮發水份、高溫煅燒及粉碎等步驟，且利用所加入之金屬硫酸化合物或硫酸鹽類作為促進劑，將釩化合物均勻地分佈於擔體(鈦氧化物)表面上，而不須如如習知技術，於含浸時須加入草酸以提高水中溶解度方式方能進行。

再者，本發明之該SCR板狀觸媒，因添加硫酸化合物，其不僅可增加對氮氧化物之脫除效率，此外對廢氣(例如：鋼廠所排放廢氣)中所含之氯化物及戴奧辛等空氣污染物，均具有較佳之脫除能力，且可避免廢氣中飛灰對脫硝系統之堵塞及降低壓差升高。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧本發明之SCR板狀觸媒

2‧‧‧SCR顆粒狀觸媒脫除氮氧化物能力之測試裝置

3‧‧‧SCR板狀觸媒脫除氮氧化物能力測試裝置

4‧‧‧SCR顆粒狀觸媒脫除2－氯酚(2－Chlorophenol)能力測試裝置

5‧‧‧SCR板狀觸媒之戴奧辛脫除能力測試裝置

11‧‧‧Z形結構

21‧‧‧本發明SCR顆粒狀觸媒

22‧‧‧玻璃球

23‧‧‧石英玻璃反應管

24‧‧‧反應器

25‧‧‧溫度控制器

26‧‧‧氣體混合儲存裝置

27‧‧‧低溫緩衝瓶

28‧‧‧積體電路

31‧‧‧觸媒模組

32‧‧‧氣體混合儲存裝置

33‧‧‧低溫緩衝瓶

34‧‧‧積體電路

41‧‧‧本發明SCR顆粒狀觸媒

42‧‧‧玻璃球

43‧‧‧石英玻璃反應管

44‧‧‧反應器

45‧‧‧氣體混合儲存裝置

46‧‧‧吸收瓶

47‧‧‧積體電路

51‧‧‧觸媒模組

52‧‧‧石英玻璃混合管

53‧‧‧預熱管裝置

54‧‧‧冷凝及吸附戴奧辛XAD－2管件

55‧‧‧冰水循環裝置

111、112‧‧‧尖端

231‧‧‧入口端

232‧‧‧出口端

311‧‧‧入口端

312‧‧‧出口端

431‧‧‧入口端

432‧‧‧出口端

511‧‧‧入口端

512‧‧‧出口端

圖1顯示本發明SCR板狀觸媒之製造方法之流程圖；圖2顯示本發明SCR板狀觸媒之示意圖；圖3顯示利用本發明SCR顆粒狀觸媒脫除氮氧化物能力之測試裝置之示意圖；圖4顯示利用本發明SCR板狀觸媒脫除氮氧化物能力之測試裝置之示意圖；圖5顯示利用本發明SCR顆粒狀觸媒脫除2－氯酚(2－ Chlorophenol)能力測試裝置示意圖；及圖6顯示利用本發明SCR板狀觸媒之戴奧辛脫除能力測試裝置示意圖。

(無元件符號說明)

Claims

一種選擇性觸媒還原反應(SCR)板狀觸媒製造方法，包括以下步驟：(a)於常溫下進行一第一混合步驟，以混合水、鈦金屬化合物、釩金屬銨化合物、硫酸化合物，以及鎢金屬銨化合物溶液或鉬金屬銨化合物溶液，該釩金屬銨化合物之重量百分比為1%至6%，該硫酸化合物之重量百分比為0.5%至4%，該鎢金屬銨化合物及該鉬金屬銨化合物其中之一之重量百分比為3%至8%；(b)添加無機纖維及黏土，並進行一第二混合步驟，以形成一SCR觸媒材料；(c)附著該SCR觸媒材料於一網狀金屬，以形成一SCR板狀觸媒基材；(d)將該SCR板狀觸媒基材成型為一Z形板狀觸媒基材；(e)乾燥該Z形板狀觸媒基材；及(f)煅燒該Z形板狀觸媒基材，以製作完成一SCR板狀觸媒。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，所使用之水係為軟水。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該硫酸化合物係為硫酸鹽類或金屬硫酸化合物。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該鈦金屬化合物係為二氧化鈦氧化物或偏鈦酸。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該釩金屬銨化合物係為釩酸銨。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該硫酸化合物則為金屬硫酸化合物或硫酸鹽類。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該鎢金屬銨化合物係為十二鎢酸銨，該鉬金屬銨化合物係為七鉬酸銨。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，該鈦金屬化合物之重量百分比係為50%至65%。
如請求項8之製造方法，其中在步驟(a)中，該鈦金屬化合物之重量百分比係為55%至60%；該釩金屬銨化合物之重量百分比為3%至5%；該硫酸化合物之重量百分比為1%至3%；該鎢金屬銨化合物及該鉬金屬銨化合物其中之一之重量百分比為4%至7%。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(a)中，係利用一捏拌裝置進行該第一混合步驟。
如請求項10之製造方法，其中該捏拌裝置係以400至800轉/分鐘(rpm)進行該第一混合步驟1至4小時。
如請求項11之製造方法，其中該捏拌裝置係以500至600轉/分鐘進行該第一混合步驟2至3小時。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(b)中，該無機纖維及黏土係含鋁及矽氧化物。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(b)中，該無機纖維之重量百分比為4%至10%；該黏土之重量百分比為1%至6%。
如請求項14之製造方法，其中在步驟(b)中，該無機纖維之重量百分比為6%至9%；該黏土之重量百分比為2%至4%。
如請求項11之製造方法，其中在步驟(b)中，係利用該捏拌裝置將該無機纖維撕裂成細絲，並與其他成分均勻混合。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(c)中係以輥輪塗覆方式附著該SCR觸媒材料於該網狀金屬。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(c)中之該網狀金屬係為不鏽鋼網。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(d)中係以模具成型方式成型該Z形板狀觸媒基材。
如請求項1之製造方法，其中在步驟(f)中，該煅燒溫度係為400℃至550℃。
如請求項20之製造方法，其中在步驟(f)中，該煅燒溫度係為450℃至500℃。
如請求項1之製造方法，其中該SCR板狀觸媒係用以脫除廢氣中之氮氧化物。
如請求項1之製造方法，其中該SCR板狀觸媒係用以脫除廢氣中之氯化物。
如請求項1之製造方法，其中該SCR板狀觸媒係用以脫除廢氣中之戴奧辛。