一種耐磨抗中毒蜂窩式scr脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，特別涉及一種耐磨抗中毒蜂窩式SCR脫硝催化劑的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化石燃料的燃燒生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2，而預(yù)計(jì)在將來(lái)的30~50年 內(nèi)，我國(guó)能源消費(fèi)以煤炭為主的能源格局不會(huì)改變，這種以煤炭為主的一次能源生產(chǎn)和消 費(fèi)結(jié)構(gòu)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，2010年我國(guó)NOx排放已達(dá)到2273萬(wàn)噸，按此發(fā)展趨勢(shì)， NOx排放量在2030年將達(dá)到3540萬(wàn)噸，控制NOx的排放已經(jīng)成為污染治理重點(diǎn)工作。隨著 電力行業(yè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的增多，NOx排放量越來(lái)越大，NOx不僅能形成酸雨，而且能與 碳?xì)浠衔锷晒饣瘜W(xué)煙霧，還參與臭氧層的破壞，也是產(chǎn)生PM2. 5等細(xì)粒子污染和灰霾 的重要原因之一，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大的威脅。
[0003] 我國(guó)"十二五"期間加大了 NOx排放的控制力度，單純的低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿 足NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣選擇性催化還原技術(shù)（SCR)是最有效的脫除NOx的方法，高性能的 催化劑是SCR脫硝中的關(guān)鍵，而現(xiàn)有大多數(shù)脫硝催化劑在使用中存在易磨損、堵塞、中毒、 粉化等問(wèn)題導(dǎo)致壽命縮短，且比表面積、孔隙率低導(dǎo)致催化效率低，還存在催化劑用量大， 生產(chǎn)成本偏高等缺陷，因此，開(kāi)發(fā)一種耐磨性能好、抗中毒能力強(qiáng)、脫硝效率高且成本低的 脫硝催化劑是SCR脫硝中亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種耐磨抗中毒SCR脫硝催化劑的制備方法，使其能改善脫硝 催化劑的耐磨、抗中毒性能，提高其脫硝效率和使用壽命。
[0005] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一種耐磨抗中毒 SCR脫硝催化劑的制備方法，包括混煉、一次陳腐、過(guò)濾預(yù)擠出、二次陳腐、擠出成型、一級(jí)干 燥、二級(jí)干燥、焙燒、切割和端面硬化步驟。
[0006] 1)所述的混煉過(guò)程包括以下六個(gè)階段： (1) 第一階段：混煉機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，將300~400重量份的鈦鎢粉、70~150重量份的鈦 鎢硅粉、30~80重量份的催化劑回收料、5~30重量份的仲鉬酸銨；在轉(zhuǎn)子正向低速攪拌下加 入0. 8~2. 0重量份的硬脂酸，5~10重量份的乳酸、280~350重量份去離子水和25~40重量份 濃度為18°/p25% (質(zhì)量百分比）的氨水于混煉機(jī)中，正向高速下強(qiáng)力攪拌均勻； (2) 第二階段：混煉機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，將70~150重量份的鈦鎢粉、40~60重量份的蒙 脫石粘土加入混煉機(jī)中。正向低速攪拌中下加入10~30重量份的去離子水和3~15重量 份濃度為189^25% (質(zhì)量百分比）的氨水于混煉機(jī)中，在正向高速攪拌下將物料升溫至 90°C ~98°C，然后打開(kāi)進(jìn)氣閥和排氣閥進(jìn)行抽濕，抽濕時(shí)打開(kāi)進(jìn)氣閥和排氣閥門； (3) 第三階段：在混煉機(jī)正向低速狀態(tài)下，將40~60重量份的偏釩酸銨溶液、2. 5~4. 0重 量份的木棉、25~40重量份的玻璃纖維和10~25重量份的去尚子水加入混料機(jī)中，然后正 向高速攪拌均勾； (4) 第四階段：在混煉機(jī)反向低速（350rpm)狀態(tài)下，將0. 8~2. O重量份的CMC (羧甲基 纖維素)、1. 5~4. 5重量份的PEO (聚環(huán)氧乙烷)和8~15重量份的去離子水加入混煉機(jī)中，反 向高速（750rpm)攪拌均勻； (5) 第五階段：在混煉機(jī)反向低速狀態(tài)下，將0.8~2.0重量份的羧甲基纖維素和 I. 5~4. 5重量份的聚環(huán)氧乙烷加入混煉機(jī)中，然后反向高速攪拌均勻； (6) 第六階段：根據(jù)混煉物料的檢測(cè)指標(biāo)，向混煉機(jī)中加入1~10重量份的去離子水和 1~1〇重量份的氨水進(jìn)行調(diào)質(zhì)，使物料的水分、pH值、收縮率及塑性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后從混煉 機(jī)底部卸下混煉好的物料。
[0007] 上述混煉第一階段結(jié)束后，混合物料的水分為40%~42%，pH值在9. 0~10. 0 ;混煉第 二階段結(jié)束后，混合物料的水分在24%~26%，pH值在8. 0~9. 0 ;混煉第三階段結(jié)束后，混合物 料的水分在27%~29%，pH值在8. 3~9. 2 ;混煉第五階段結(jié)束后，混合物料水分在27~30%，pH 值在7. 8~8. 6 ;混煉第六階段結(jié)束后，混合物料水分在28~30%，pH值在8. 0~8. 6,以擠出力 代替的泥料塑性值為1600~2200N。
[0008] 所述的混煉第一至第六階段在同一混煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行，混煉機(jī)內(nèi)部設(shè)有高能轉(zhuǎn)子和星 耙，第一至第三階段為正向運(yùn)轉(zhuǎn)，第四至第六階段反向運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0009] 所述鈦鎢粉晶型為銳鈦礦型，其主要成分為Ti02:93%~96%，WO 3:4. 5%~5. 5%，比表 面積為80~100m2/g，平均粒徑I. 0~3. 5um ;鈦鎢硅粉晶型為銳鈦礦型，其主要成分為TiO2: 85%~90%，W03:4. 5%~5· 5%，SiO 2:4· 0%~6· 0%，比表面積為 95~115 m 2/g，平均粒徑 L 0~3· 5um ; 蒙脫石粘土主要成分為 Si02:58%~65%，Al 203% :18%~24%，F(xiàn)e203:2%~6%，MgO :2%~6% ;催化劑 回收料的平均粒徑在5~20um〇
[0010] 所述的偏釩酸銨溶液為50~200重量份的偏釩酸銨、60~220重量份的單乙醇胺和 500~700重量份的去離子水在溫度為55~95°C、配制罐電機(jī)轉(zhuǎn)速為35r/min下配制的，偏釩 酸銨溶液密度為I. 〇~l. 5g/ml，偏f凡酸銨的濃度用硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行滴定。
[0011] 2)所述的一次陳腐步驟中，物料用塑料袋密封包裝后，放置于溫度為10~30°C、濕 度大于60%的陳腐室內(nèi)，一次陳腐10~48h。
[0012] 3)所述的過(guò)濾預(yù)擠出步驟中，將一次陳腐后的物料在過(guò)濾預(yù)擠出機(jī)上過(guò)濾后預(yù)擠 出成方形塊狀，其擠出溫度不高于45°C，過(guò)濾用不銹鋼網(wǎng)網(wǎng)孔大小為I X 3_， 4)所述的二次陳腐步驟中，過(guò)濾預(yù)擠出后將塊狀物料密封于塑料箱內(nèi)，在溫度為 10~30°C、濕度大于60%的陳腐室內(nèi)，二次陳腐10~36h。
[0013] 5)所述的擠出成型步驟中，擠出速度為1~1. 5m/min，壓力為2. 5~5. 5MPa，溫度小 于30°C，真空度小于-0. 096MPa，擠出催化劑截面寬為155. 5~157. 5mm，長(zhǎng)度為400~1300mm。
[0014] 6)所述的一級(jí)干燥步驟中，將成型催化劑包入帶海綿內(nèi)襯的紙箱中，置于干燥小 車上并推入干燥室內(nèi)，干燥室內(nèi)溫度從25 ± 5 °C逐漸上升至60 ± 5 °C、濕度從90 ± 5%逐漸下 降至20 ±5%，干燥周期為7~12天。
[0015] 7)所述的二級(jí)干燥步驟中，將一級(jí)干燥后的催化劑從紙箱內(nèi)取出疊放在二級(jí)干 燥車上，送入隧道窯內(nèi)，在溫度為60±5°C、濕度20±5%下進(jìn)行強(qiáng)力鼓風(fēng)干燥，干燥時(shí)間為 12~24h，干燥后催化劑水分為0. 5%~3. 0%。
[0016] 8)所述的焙燒步驟中，二級(jí)干燥后的催化劑在網(wǎng)帶窯上并排排列，依次經(jīng)過(guò)升溫 段I、恒溫段I、升溫段II、恒溫段II、冷卻段五個(gè)區(qū)段；各區(qū)段溫度分別為：升溫段I :從 入口室溫升至170~200°c，升溫時(shí)間5h ;恒溫段I :在170~200°C下恒溫4h ;升溫段II :從 170~200°C升溫到600~625°C，升溫時(shí)間9h ;恒溫段II :在600~625°C下恒溫5. 5h ;冷卻段： 從600~625°C冷卻到50~80°C，冷卻時(shí)間9h ;排氣靜壓為-80Pa~-30Pa。
[0017] 9)所述的切割及端面硬化步驟中，將焙燒后催化劑兩端面進(jìn)行切割，切割后催化 劑一端在硬化液中的浸漬時(shí)間為20~50s，浸漬高度為10~30mm ;硬化液為磷酸二氫鋁溶液 或者硫酸鋁溶液，磷酸二氫鋁溶液在25°C下密度為I. 4~1. 6g/ml，硫酸鋁溶液在25°C下密 度為 I. 0~L· 4g/ml。
[0018] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)明提供一種耐磨抗中毒蜂窩式SCR脫硝催化劑，克服現(xiàn)有大多數(shù)脫硝催化劑在使 用中存在易磨損、堵塞、中毒、粉化等問(wèn)題，導(dǎo)致其使用壽命縮短、比表面積和孔隙率降低， 引起催化效率下降，還存在催化劑用量大，生產(chǎn)成本偏高等缺陷。該催化劑具有耐磨性強(qiáng)、 抗壓強(qiáng)度高、抗中毒能力強(qiáng)、易于擠出成型、脫硝活性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；通過(guò)加入蒙脫石粘 土代替部分鈦鎢粉，降低了原料成本，同時(shí)改善了催化劑的孔徑和孔徑分布，利于活性物質(zhì) 的分散，還可以增加催化劑表面酸性，提高脫硝性能；還加入催化劑回收料來(lái)有效回收生產(chǎn) 中廢料，避免了生產(chǎn)廢料的固廢處理同時(shí)節(jié)省了成本；另外，通過(guò)上述步驟制備的蜂窩式 SCR脫硝催化劑，根據(jù)不同的工況設(shè)計(jì)，可以廣泛適用于火電鍋爐、玻璃窯爐、水泥窯、化工 及鋼鐵廠等復(fù)雜煙氣工況下的脫氮氧化物處理。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0020] 實(shí)施例1 本發(fā)明的耐磨抗中毒蜂窩式SCR脫硝催化劑制備的【具體實(shí)施方式】如下： 一、制備方法 1)催化劑回收料的制備：將切割后的催化劑廢料經(jīng)物料粉碎系統(tǒng)初破碎、再在900r/ min下干法磨細(xì)，用激光粒度分布儀檢測(cè)得其平均粒徑為7. 6um。