專利名稱：一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種適用于含有鈉、鉀等堿金屬氧化物的煙氣脫 硝處理所使用的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原法(SCR法)，以其具有的脫硝效率高、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，而在目前 國(guó)內(nèi)外煙氣脫硝工程上應(yīng)用較多。SCR法是還原劑(NH3、尿素)在催化劑作用下，選擇 性地與煙氣中的N(X反應(yīng)生成N2和H20，而不被02氧化，故稱為"選擇法"。催化劑是SCR 系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)脫硝效率及 運(yùn)行狀況。目前常用的催化劑是以貴金屬氧化物V205、 W03等組分負(fù)載于Ti02載體上，使 用溫度一般是23(TC 45(TC。在SCR運(yùn)行過程中，由于催化劑長(zhǎng)期暴露在高溫含有污染 物的煙氣中，隨著時(shí)間的推移，其催化活性會(huì)慢慢降低。引起催化劑活性降低的因素很 多，除了催化劑堵灰、磨蝕外，堿金屬氧化物是SCR催化劑的強(qiáng)毒物。由于催化劑的比 表面積較大，吸附能力較強(qiáng)，飛灰會(huì)在催化劑表面吸附，K20、 Na20等堿金屬氧化物會(huì)在 催化劑表面富集，與VA、 W03生成堿金屬鹽(如KV03.NaV03)，破壞了催化劑的表面結(jié)構(gòu)， 使催化劑DeNOx活性下降，降低了脫硝效果，縮短了催化劑的使用壽命，增加了脫硝處 理的運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫5良的催化劑，以提高其 脫硝活性和抗堿金屬氧化物中毒性能，延長(zhǎng)其使用壽命，可廣泛應(yīng)用于電站鍋爐、水泥 爐窯煙氣的SCR法脫硝處理，以及上述催化劑的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑，其重量百分比組成為銳鈦型鈦 白粉(Ti02)70. 0 72. 0%、偏釩酸銨0205) 1.2 1.5%、仲鎢酸銨6. 9 7. 1% (W03)、硅 溶膠3. 2 3.6%、玻璃纖維絲5.0 6.0%、甲基纖維素3. 2 3. 6%、聚環(huán)氧乙烷1.4 1.8%、 一乙醇銨3. 5 3.8%、硫酸鋁3. 5 3.8%。
一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑的制備方法，包括以下步驟
一、 粉體材料的配制將配方量的鈦白粉、偏礬酸銨、仲鵒酸銨、甲基纖維素、聚 環(huán)氧乙烷和硫酸鋁，倒入容器內(nèi)，攪拌均勻；
二、 漿料的配制將配方量的液態(tài)硅溶膠和一乙醇胺倒入容器內(nèi)攪拌均勻，再加入 配方量的玻璃纖維絲，并加入蒸餾水，充分?jǐn)嚢?，直至溶液均勻?br> 三、 漿體的制備將上述配制后的粉體材料及漿料， 一起置入大容器中，攪拌均勻；
四、 催化劑成型將上述槳體放入擠壓機(jī)制成蜂窩狀催化劑毛坯，或板式催化劑毛 8坯，或者涂敷于鋼絲網(wǎng)板上制得含有擔(dān)體的板式催化劑毛坯；制得的催化劑毛坯經(jīng)烘 干、煅燒得催化劑成品。'
上述步驟二所加入的蒸餾水與鈦白粉的重量比為1: 0.9 1。
上述步驟四所述的烘干為，先在75 85。C下烘干2 2.5小時(shí)；再在105 115。C下 烘干3 3. 5小時(shí)。
上述步驟四所述的煅燒為，先在250 260。C下煅燒5 6小時(shí)，再在400 450。C下 煅燒5 6小時(shí)。
本催化劑組分中的硫酸鋁，其熔點(diǎn)為770°C，其性能穩(wěn)定，在450'C以下煙氣中不 揮發(fā)、不熔解，不影響催化劑各成分的主要化學(xué)性能。在高溫下硫酸鋁中的鋁離子比五 氧化二礬活性位上的氫離子更容易電離，與煙氣中的鉀、鈉離子先反應(yīng)生成硫酸鈉、硫 酸鉀和氫氧化鋁等顆粒物附著在催化劑外表面。其具體反應(yīng)為 Na20+H20=2NaOH K20+H20=2K0H
AL2 (S04) 3+6NaOH=2AL (OH) 3+3Na2S04 AL2(S04)3+6K0H =2AL(0H)3 +3K2S04 2AL(0H)3 = AL203+3H20
硫酸鈉、硫酸鉀是鹽類物質(zhì)無堿性，硫酸鈉熔點(diǎn)884。C，硫酸鉀熔點(diǎn)1069。C，不影
響催化劑中的活性物質(zhì)。硫酸鈉、硫酸鉀等產(chǎn)物與煙氣中的粉塵一起附著在催化劑的表 面，在清灰作業(yè)時(shí)與粉塵一起脫離催化劑，落入集灰裝置。整個(gè)反應(yīng)過程對(duì)催化劑DeN0x 活性沒有影響，不僅除去了含塵煙氣的有毒成分的堿金屬氧化物，而且副產(chǎn)物硫酸鈉、 硫酸鉀被有效收集處理。氫氧化鋁是一種相對(duì)較活潑的物質(zhì)，在M(TC 15(TC會(huì)出現(xiàn)低 溫脫水，生成Y型氧化鋁粉末，沉積在催化劑表層，性能與載體Ti02相似。
本發(fā)明所述的催化劑具有較高的防堿金屬氧化物中毒能力，具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性 和熱穩(wěn)定性，在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的催化活性，使用壽命長(zhǎng)， 運(yùn)行費(fèi)用低，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備成本低廉。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例所述的催化劑，其重量百分比組成為銳鈦型鈦白粉70.16%、偏釩 酸銨1.32%、仲鎢酸銨7.02%、硅溶膠3.51%、玻璃纖維絲5. 70%、甲基纖維素3. 51 %、聚環(huán)氧乙烷1.75%、 一乙醇銨3.51%、硫酸鋁3. 52%。
本發(fā)明實(shí)施例所述的催化劑的制備方法，包括以下步驟
一、 粉體材料的配制稱取鈦白粉1000克、偏礬酸銨25.87克、仲鎢酸銨112.59 克、甲基纖維素50.02克、聚環(huán)氧乙垸12.54克、硫酸鋁50.01克，將上述固體粉沫倒 入容器內(nèi)混合，攪拌均勻。
二、 漿料的配制稱取硅溶膠(液態(tài))200. 02克、 一乙醇胺(液態(tài))49.93克，倒 入容器內(nèi)攪拌均勻，再稱取玻璃纖維絲(<0.5mm) 80.02克置于該容器中充分?jǐn)嚢?，?加入1050毫升蒸餾水，蒸餾水的加入量按"少量多次"的原則逐步加入，直至溶液均 勻。
三、 漿體的制備將上述配制后的粉體材料及漿料， 一起置入大容器中，攪拌均勻； 攪拌過程持續(xù)1.5小時(shí)左右，直至溶液均勻，所得漿體形態(tài)細(xì)膩、均勻、流動(dòng)性好。
四、 催化劑成型將事先切割好的不銹鋼絲網(wǎng)放置在專用夾具中，夾具表層涂有甘 油。不銹鋼絲網(wǎng)表面平整度要求保證，將制得的漿體均勻倒在不銹鋼絲網(wǎng)表面，封上涂 用甘油的不銹鋼封板，用滾輪來回軋制、滾實(shí)，刮去封板四周溢出的漿料，揭開封板，
取出涂有漿體的不銹鋼絲網(wǎng)模塊，制得板式催化劑毛坯(也可將漿體放入擠壓機(jī)擠制成 蜂窩狀或其它形狀的催化劑毛坯)。將催化劑毛坯放入烘箱中進(jìn)行烘干，先在8(TC溫,度 下恒溫烘干2小時(shí)，再在110'C溫度下恒溫烘干3小時(shí)；然后將烘干后的催化劑毛坯放 入馬弗爐中進(jìn)行煅燒，在25(TC溫度下恒溫煅燒5小時(shí)，再在400"C溫度下恒溫煅燒5 小時(shí)，制得成品板式催化劑。
本發(fā)明所述的催化劑(簡(jiǎn)稱催化劑A)與不含硫酸鋁組分的現(xiàn)行催化劑(簡(jiǎn)稱催 化劑B )在燃煤鍋爐煙氣性能測(cè)試平臺(tái)裝置中使用，測(cè)得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下
催化劑類別Na20脫除率K20脫除率NOx脫除率使用情況 (使用72小時(shí)后)
催化劑A97. 25%95. 5%84. 3%表面較光潔，沒有 物質(zhì)脫落'
催化劑B44. 3%42.9%76.8%表面呈腐蝕狀，有 較多物質(zhì)脫落
從燃煤鍋爐煙氣測(cè)試平臺(tái)裝置對(duì)催化劑的性能測(cè)試情況得知，本發(fā)明所述的催化劑 具有較高的防堿金屬氧化物中毒能力，具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在較低的溫 度下和較寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的催化活性，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用低。
權(quán)利要求
1.一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑，其特征在于催化劑的重量百分比組成為銳鈦型鈦白粉(TiO2)70.0～72.0％、偏釩酸銨(V2O5)1.2～1.5％、仲鎢酸銨6.9～7.1％(WO3)、硅溶膠3.2～3.6％、玻璃纖維絲5.0～6.0％、甲基纖維素3.2～3.6％、聚環(huán)氧乙烷1.4～1.8％、一乙醇銨3.5～3.8％、硫酸鋁3.5～3.8％。
2、 一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟一、 粉體材料的配制將配方量的鈦白粉、偏砜酸銨、仲鶴酸銨、甲基纖維素、聚 環(huán)氧乙垸和硫酸鋁，倒入容器內(nèi)，攪拌均勻；二、 漿料的配制將配方量的液態(tài)硅溶膠和一乙醇胺倒入容器內(nèi)攪拌均勻，再加入 配方量的玻璃纖維絲，并加入蒸餾水，充分?jǐn)嚢?，直至溶液均勻；三?漿體的制備將上述配制后的粉體材料及漿料， 一起置入大容器中，攪拌均勻；四、 催化劑成型將上述漿體放入擠壓機(jī)制成蜂窩狀催化劑毛坯，或板式催化劑毛 坯，或者涂敷于鋼絲網(wǎng)板上制得含有擔(dān)體的板式催化劑毛坯；制得的催化劑毛坯經(jīng)烘干、 煅燒得催化劑成品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的所述的一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑的制備 方法，其特征在于上述步驟二所加入的蒸餾水與鈦白粉的重量比為l: 0.9 1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的所述的一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑的制備 方法，其特征在于上述步驟四所述的烘干為，先在75 85'C下烘干2 2.5小時(shí)；再在 105 115。C下烘干3 3.5小時(shí)。 .
5、 根據(jù)權(quán)利要求2的所述的一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑的制 備方法，其特征在于上述步驟四所述的煅燒為，先在250 26(TC下煅燒5 6小時(shí)， 再在400 450。C下煅燒5 6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于含有堿金屬氧化物煙氣脫硝的催化劑及其制備方法。本催化劑的重量百分比組成為銳鈦型鈦白粉70.0～72.0％、偏釩酸銨1.2～1.5％、仲鎢酸銨6.9～7.1％、硅溶膠3.2～3.6％、玻璃纖維絲5.0～6.0％、甲基纖維素3.2～3.6％、聚環(huán)氧乙烷1.4～1.8％、一乙醇銨3.5～3.8％、硫酸鋁3.5～3.8％。制備時(shí)，先將粉體材料混合均勻；液體材料混合均勻，并加入玻璃纖維絲攪拌均勻制得漿料；將混合后的粉體加入到漿體中攪拌均勻，制得漿體；將漿體制成催化劑毛坯，再經(jīng)烘干、煅燒即得催化劑成品。本發(fā)明所述的催化劑具有較高的防堿金屬氧化物中毒能力，具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用低，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備成本低廉。
文檔編號(hào)B01D53/86GK101371970SQ200810196638
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者何美華, 俞進(jìn)旺, 宋正華, 楊正平, 袁海燕, 陳開明 申請(qǐng)人:江蘇中科節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司