專利名稱：一種新型脫硝催化劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及催化劑的制備方法，尤其是涉及脫硝催化劑的制備方法。
背景技術：
我們在享受因工業(yè)飛速發(fā)展帶來巨大成果的同時也同時深受環(huán)境污染的傷害。為應對環(huán)境污染的嚴峻挑戰(zhàn)，世界多數(shù)國家都采取了相關措施以改善環(huán)境。我國十二五規(guī)劃也明文下達了節(jié)能減排目標，對工業(yè)尾氣特別是有毒氣體管控更為嚴格，明確規(guī)定了如鋼鐵廠，煤電廠，水泥廠等高排放，高污染企業(yè)必須承擔起對環(huán)境污染的責任和改善環(huán)境的義務。鋼鐵，火力發(fā)電，水泥等行業(yè)在制造過程中排放的尾氣中含有大量的氮氧化合物(NOx)等有毒氣體，直接排放至大氣中，嚴重污染了自然環(huán)境，影響人們身心健康。為此，全世界的相關行業(yè)都有義務和責任去凈化其工業(yè)廢氣。在脫硝領域里“選擇性催化還原”脫硝技術，簡稱SCR脫銷技術最為先進，是目前市場上的主流技術。該系列產(chǎn)品采用價格高的高品質(zhì)鈦白粉(主要成分為Ti02)作為催化劑的載體，載體基體晶粒全部由二氧化鈦形成，載體中含有脫銷催化劑核心材料——五氧化二釩和氧化鎢。該催化劑在相應的環(huán)境下能將工業(yè)廢氣中的有毒的氮氧化合物體催化還原為無毒的氮氣。 目前市場上的催化劑盡管脫硝效果良好，但是存在的問題是:制造該產(chǎn)品需要大量的高品質(zhì)鈦白粉材料以及釩類化合物和鎢類化合物，目前世界主流工藝大都采用偏釩酸銨和偏鎢酸銨作為五氧化二釩(釩類)和氧化鎢(鎢類)化合物的來源材料，其使用量分別是鈦白粉總量的1.5 2.2%和5.5 7.5%，而載體全部采用鈦白粉制作，導致載體制造原料成本聞，提聞了催化劑制備成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是在催化劑脫硝原理不變的基礎下，通過改變載體的材質(zhì)而達到降低原材料成本的目的。本技術主要利用市面上比較低廉的材料和少量的鈦酸酯通過合理的配方組合代替比較昂貴的全部由鈦白粉材料制成的載體。其綜合成本較市面上的脫銷催化劑制造成本下降了 20 50%。為解決上述問題本發(fā)明提供了以下兩種技術方案:
第一種技術方案所述方法步驟是:
A、將凹凸棒土10 40wt%、膨潤土 0.5 15%wt%、氧化鋁粉10 35wt%、4A分子篩40 70wt%、硅藻土 0.5 10wt%和輔助劑0.5 10wt%混合成粉料；
B、將粉料通過捏合、真空練泥、陳腐、擠壓成型、烘干制成載體半成品，再將半成品通過窯爐以500°C 1000°C的溫度用氧化焰燒制成載體；
C、將偏釩酸銨和偏鎢酸銨以熱水重量的1.5 20%和熱水重量的5 30%比例投入到溫度不低于85°C的熱水中，緩慢攪拌至其充分溶解制成溶液；D、以水為溶劑，配制5 100%的乙醇溶液和乙醇溶液重量3 50%的酸溶液，將乙醇溶液和酸溶液混合形成混合液，再在混合液中加入混合液總重量5 30%鈦酸酯，不斷攪拌溶液，使鈦酸酯充分分解形成溶液；
Ejf C步驟制成的溶液與D步驟制成的溶液混合形成浸潰液；
F、將B步驟制成的載體浸泡在浸潰液中，靜止0.5-24小時取出，在溫度不超過120°C的環(huán)境下將載體烘干；
G、將烘干的載體通過窯爐以氧化氣氛在50(T700°C的溫度下焙燒，使偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成五氧化二釩和氧化鎢，形成表面附有活性組份的脫硝催化劑。本發(fā)明所述輔助劑為甲基纖維素或羥丙基甲基纖維素，所述酸溶液為有機酸(如羧酸)、無機酸(如硝酸、鹽酸)或有機酸和無機酸的混合酸，優(yōu)選硝酸和羧酸溶液。技術方案一采用乙醇溶液和酸溶液作為鈦酸酯分解反應的緩沖劑。具體操作:以水為溶劑，配制5 100%的乙醇溶液和其溶液總量的3 50%酸溶液(有機酸或無機酸，也可以是兩者混合物)，其中乙醇溶液主要用于減緩鈦酸酯的反應速度，而酸用于調(diào)節(jié)溶液PH值和溶膠的粘度以促進其生成的晶粒發(fā)育得更好。待上述溶液配制完后緩慢加入溶液總重量5 30%鈦酸酯于溶液中，不斷攪拌溶液,使其充分溶解。鈦酸酯分解后形成二氧化鈦包覆載體，使載體顆粒表面先形成一層致密的二氧化鈦膜，由偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成的五氧化二釩和氧化鎢粘附在二氧化鈦表面。第二種技術方 案
a、將凹凸棒土10 40wt%、膨潤土 0.5 15%wt%、氧化鋁粉10 35wt%、4A分子篩40 70wt%、硅藻土 0.5 10wt%和輔助劑0.5 10wt%混合成粉料；
b、稱取粉料重量15-29%的去離子水加熱至80-85°C，并維持此溫度；
C、分別稱取a步驟中去除輔助劑重量的粉料重量1.5 2%和3飛％的偏釩酸銨和偏鎢酸銨，加入到步驟b中的熱水中，并不斷攪拌使其充分溶解制成溶液；
d、將a步驟制得的粉料和c步驟制得的溶液倒入捏合機中，正反攪拌0.5^4小時，然后加熱抽真空制成泥料；
e、將d步驟制得的泥料送入陳腐室密封陳腐24 72小時，陳腐時控制環(huán)境的相對濕度不低于70%，溫度在15 40°C，
f、將陳腐好的泥料通過練泥機粗練、精練、過濾機過濾、真空捏泥機擠出并通過模具成型為坯體；
g、將f步驟成型好的坯體送入養(yǎng)護室干燥至含水率不大于5%，制成半成品，
h、將半成品通過窯爐以氧化氣氛在50(T70(TC的溫度下焙燒，制成表面和內(nèi)部均含有活性組份的脫硝催化劑。本發(fā)明在不改變催化劑脫硝原理和催化效果的基礎下，主要利用市面上比較低廉的材料通過合理的配方組合代替比較昂貴的鈦白粉材料制成載體，通過改變載體的材質(zhì)既可確保催化劑載體具有良好穩(wěn)定的機械強度，30 70%吸水率和20 80 m2 /g的比表面積，又可在保持催化效果下降低原材料成本的目的，使脫銷催化劑制備成本下降20 50%。
具體實施方式
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實施例1制備方法步驟是:A、將凹凸棒土25wt%、膨潤土 8%wt%、氧化招粉15wt%、4A分子篩42wt%、娃藻土 5.5wt%和甲基纖維素4.5wt%混合成粉料；
B、將粉料通過捏合、真空練泥、陳腐、擠壓成型、烘干制成載體半成品，再將半成品通過窯爐以500°C 700°C的溫度用氧化焰燒制成載體；
C、將偏釩酸銨和偏鎢酸銨以熱水重量的16%和熱水重量的8%比例投入到溫度88°C的熱水中，緩慢攪拌至其充分溶解；
D、以水為溶劑，配制25%的乙醇溶液和乙醇溶液重量28%的硝酸溶液，將乙醇溶液和硝酸溶液混合形成混合液，再在混合液中加入混合液總重量24%鈦酸酯，不斷攪拌溶液，使其充分溶解；
Ejf C步驟制成的溶液與D步驟制成的溶液混合形成浸潰液；
F、將B步驟制成的載體浸泡在浸潰液中，靜止10小時取出，在溫度110°C的環(huán)境下將載體烘干；
G、將烘干的載體通過窯爐以氧化氣氛在50(T700°C的溫度下焙燒，使偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成五氧化二釩和氧化鎢，制成脫硝催化劑。實施例2制備方法步驟是:
A、將凹凸棒土18wt%、膨潤土 5%wt%、氧化招粉30wt%、4A分子篩41wt%、娃藻土 2.5wt%和甲基纖維素3.5wt%混合成粉料；
B、將粉料通過捏合、真空練泥、陳腐、擠壓成型、烘干制成載體半成品，再將半成品通過窯爐以500°C 700°C的溫度用氧化焰燒制成載體；
C、將偏釩酸銨和偏鎢酸銨以熱水重量的5%和熱水重量的25%比例投入到溫度86°C的熱水中，緩慢攪拌至其充分溶解；
D、以水為溶劑，配制78%的乙醇溶液和乙醇溶液重量10%的羧酸溶液，將乙醇溶液和羧酸溶液混合形成混合液，再在混合液中加入混合液總重量12%鈦酸酯，不斷攪拌溶液，使其充分溶解；
Ejf C步驟制成的溶液與D步驟制成的溶液混合形成浸潰液；
F、將B步驟制成的載體浸泡在浸潰液中，靜止10小時取出，在溫度110°C的環(huán)境下將載體烘干；
G、將烘干的載體通過窯爐以氧化氣氛在50(T700°C的溫度下焙燒，使偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成五氧化二釩和氧化鎢，制成脫硝催化劑。本發(fā)明將干燥后的載體通過窯爐以氧化氣氛在500 700°C的溫度下焙燒，使偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成五氧化二釩和氧化鎢，提高了載體表面的活化能并加固了表面附著物與載體的附著能力。由于脫硝催化劑是工況氣流脫銷，氣流速度通常比較高，因此絕大部分氣流 只與載體表面有接觸，其材質(zhì)內(nèi)的催化劑因很少甚至是沒有接觸到氣流而長期處于
“休眠狀態(tài)”發(fā)揮不了應有的作用，造成大量的釩氧化物和鎢氧化物浪費。傳統(tǒng)方法采用的大都是“均質(zhì)法”工藝，即將釩氧化物和鎢氧化物比較均勻地分布在載體內(nèi)外各個部位，用量比較大。本工藝采用“表面處理法”工藝，即僅在用廉價材料制成的載體表面粘附著一層薄薄的二氧化鈦，再二氧化鈦表面粘附釩氧化物和鎢氧化物，因此盡管配制溶液用的鈦酸脂材料比例較高，但實際上由于載體僅有表面在吸附，其吸附量非常有限。實施例3制備方法步驟是:
a、將凹凸棒土12wt%、膨潤土 15%wt%、氧化招粉10wt%、4A分子篩53wt%、娃藻土 9wt%和羥丙基甲基纖維素lwt%混合成粉料；
b、稱取粉料重量20%的去離子水加熱至83°C，并維持此溫度；
C、分別稱取a步驟中去除輔助劑重量的粉料重量1.8%和4%的偏釩酸銨和偏鎢酸銨，加入到步驟b中的熱水中，并不斷攪拌使其充分溶解制成溶液；
d、將a步驟制得的粉料和c步驟制得的溶液加入入捏合機中，正反攪拌1-2小時，然后加熱抽真空制成泥料；
e、將d步驟制得的泥料送入陳腐室密封陳腐24小時，陳腐時控制環(huán)境的相對濕度在70-75%，溫度在 20 30°C ;
f、將陳腐好的泥料通過練泥機粗練、精練、過濾機過濾、真空捏泥機擠出并通過模具成型為坯體；
g、將f步驟成型好的坯體送入養(yǎng)護室干燥至含水率4-4.5%，制成半成品，
h、將半成品通過窯爐以氧化氣氛在50(T70(TC的溫度下焙燒，制成脫硝催化劑。實施例4制備方法步驟是:
a、將凹凸棒土18wt%、膨潤土 2%wt%、氧化招粉12wt%、4A分子篩60wt%、娃藻土 lwt%和羥丙基甲基纖維素7wt%混合成粉料；`
b、稱取粉料重量16%的去離子水加熱至83°C，并維持此溫度；
C、分別稱取a步驟中去除輔助劑重量的粉料重量1.6%和5%的偏釩酸銨和偏鎢酸銨，加入到步驟b中的熱水中，并不斷攪拌使其充分溶解制成溶液；
d、將a步驟制得的粉料和c步驟制得的溶液加入入捏合機中，正反攪拌1-2小時，然后加熱抽真空制成泥料；
e、將d步驟制得的泥料送入陳腐室密封陳腐30小時，陳腐時控制環(huán)境的相對濕度在70-75%，溫度在 20 25°C ;
f、將陳腐好的泥料通過練泥機粗練、精練、過濾機過濾、真空捏泥機擠出并通過模具成型為坯體；
g、將f步驟成型好的坯體送入養(yǎng)護室干燥至含水率3.5-4.0%，制成半成品，
h、將半成品通過窯爐以氧化氣氛在50(T70(TC的溫度下焙燒，制成脫硝催化劑。
權利要求
1.一種新型脫硝催化劑的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 A、將凹凸棒土10 40wt%、膨潤土 O. 5 15%wt%、氧化鋁粉10 35wt%、4A分子篩40 70wt%、硅藻土 O. 5 10wt%和輔助劑O. 5 10wt%混合成粉料； B、將粉料通過捏合、真空練泥、陳腐、擠壓成型、烘干制成載體半成品，再將半成品通過窯爐以500°C 1000°C的溫度用氧化焰燒制成載體； C、將偏釩酸銨和偏鎢酸銨以熱水重量的I.5 20%和熱水重量的5 30%比例投入到溫度不低于85°C的熱水中，緩慢攪拌至其充分溶解； D、以水為溶劑，配制5 100%的乙醇溶液和乙醇溶液重量3 50%的酸溶液，將乙醇溶液和酸溶液混合形成混合液，再在混合液中加入混合液總重量5 30%鈦酸酯，不斷攪拌溶液，使其充分溶解； Ejf C步驟制成的溶液與D步驟制成的溶液混合形成浸潰液； F、將B步驟制成的載體浸泡在浸潰液中，靜止O.5-24小時后取出，在溫度不超過120°C的環(huán)境下將載體烘干； G、將烘干的載體通過窯爐以氧化氣氛在50(T700°C的溫度下焙燒，使偏釩酸銨和偏鎢酸銨分解成五氧化二釩和氧化鎢，制成脫硝催化劑。
2.一種新型脫硝催化劑的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 a、將凹凸棒土10 40wt%、膨潤土 O. 5 15%wt%、氧化鋁粉10 35wt%、4A分子篩40 70wt%、硅藻土 O. 5 10wt%和輔助劑O. 5 10wt%混合成粉料； b、稱取粉料重量15-29%的去離子水加熱至85°C，并維持此溫度； C、分別稱取a步驟中去除輔助劑重量的粉料重量I. 5 2%和3飛％的偏釩酸銨和偏鎢酸銨，加入到步驟b中的熱水中，并不斷攪拌使其充分溶解制成溶液； d、將a步驟制得的粉料和c步驟制得的溶液加入到捏合機中，正反攪拌O.5^4小時，然后加熱抽真空制成泥料； e、將d步驟制得的泥料送入陳腐室密封陳腐24 72小時，陳腐時控制環(huán)境的相對濕度不低于70%，溫度在15 40°C ; f、將陳腐好的泥料通過練泥機粗練、精練、過濾機過濾、真空捏泥機擠出并通過模具成型為坯體； g、將f步驟成型好的坯體送入養(yǎng)護室干燥至含水率不大于5%，制成半成品， h、將半成品通過窯爐以氧化氣氛在50(T70(TC的溫度下焙燒，制成脫硝催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型脫硝催化劑的制備方法,將凹凸棒土10~40wt%、膨潤土0.5~15%wt%、氧化鋁粉10～35wt%、4A分子篩40~70wt%、硅藻土0.5~10wt%和輔助劑0.5~10wt%混合成粉料及水捏合擠壓成型高溫焰燒制成載體；將偏釩酸銨和偏鎢酸銨投入到溫度不低于85℃的熱水中，將乙醇溶液和酸溶液混合形成混合液，再在混合液中加入混合液總重量5~30%鈦酸酯，載體浸泡在浸漬液中，將烘干的載體焙燒，制成脫硝催化劑。本發(fā)明主要利用低廉的材料通過合理的配方組合代替比較昂貴的鈦白粉材料制成載體,通過改變載體的材質(zhì)既可確保催化劑載體具有良好穩(wěn)定的機械強度，30～70%吸水率和20～80㎡/g的比表面積,又可在保持催化效果下使制備成本下降20～50%。
文檔編號B01J23/30GK103252230SQ20131013994
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權日2013年4月22日
發(fā)明者姚光純, 張金云, 李付林 申請人:姚光純