球形脫硝催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種球形脫硝催化劑的制備方法，具體包括以下步驟:1)將堇青石和去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；2)在練泥機(jī)中加入粘結(jié)劑、增韌劑、造孔劑，混煉捏合至混合均勻，得到泥團(tuán)；3)將所述泥團(tuán)、去離子水、發(fā)酵劑、催化劑活性組分加入練泥機(jī)，二次混煉均勻，密封，陳腐，得到混合物；所述混合物的各組分的重量百分比為：堇青石：8?15％；催化劑活性組分：25?35％；粘結(jié)劑：1?3％；增韌劑：1?5％；造孔劑：1?5％；發(fā)酵劑：1?5％；水：32?63％，上述組分總和為100％；4)將所述混合物三次混煉，制成球形，老化，干燥，得到球形脫硝催化劑。本發(fā)明制得的催化劑易清灰，不宜堵塞，能有效的增加氣體與催化劑的接觸面積，提高催化效率。
【專利說明】
球形脫硝催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種催化劑的制備方法，特別是設(shè)及一種球形脫硝催化劑的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、酸雨、臭氧空桐W及溫室效應(yīng)，是大氣的主要污染物 之一。目前，煙氣脫硝是控制燃煤過程中氮氧化物排放的有效方法之一，其中選擇性催化還 原（SCR)技術(shù)因其脫硝效率高、選擇性好、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，在煙氣脫硝過程中得到了 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 普通的顆粒狀催化劑無法直接應(yīng)用于鍋爐煙氣的脫硝工藝，必須具備一定的形狀 才能更好的發(fā)揮作用，目前工業(yè)上常規(guī)使用的SCR整體式催化劑主要分為波紋板式、平板式 和蜂窩式Ξ種。
[0004] 波紋板式脫硝催化劑是將催化劑和載體等的混合物黏附在一定的基質(zhì)上，基質(zhì)為 W不誘鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)，黏附后經(jīng)過壓制、鍛燒，將催化劑板組裝成催化劑模塊。板 式催化劑具有比表面積較小、生產(chǎn)簡(jiǎn)易、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際應(yīng)用中催化劑上下模塊 之間容易堵塞，實(shí)際活性物質(zhì)較少。
[0005] 平板式脫硝催化劑是將載體和催化劑活性成分浸潰到催化劑載體的表面，載體為 加強(qiáng)玻璃纖維，波紋式催化劑的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，但活性物質(zhì)少，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)過煙氣長(zhǎng)時(shí) 間磨損后，活性組分大大流失，催化劑壽命縮短，所W波紋式催化劑較多應(yīng)用在低塵環(huán)境 中。
[0006] 蜂窩式脫硝催化劑一般分為兩種形式，一種W前處理后的蜂窩陶瓷(如堇青石)為 基質(zhì)，在其表面涂覆顆粒狀催化劑，然后經(jīng)干燥賠燒得到催化劑;另一種為均質(zhì)蜂窩型催化 劑，是將制備好的顆粒狀催化劑添加合適的添加劑，經(jīng)過一系列的成型工藝得到催化劑。此 類催化劑的缺點(diǎn)是活性組分較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新型的球形脫硝催化劑的制備方法，所要解決 的技術(shù)問題使催化劑易清灰，不宜堵塞，有效的增加氣體與催化劑的接觸面積，提高催化效 率，從而更加適于實(shí)用。
[000引本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種球形脫硝催化劑的制備方法，具體包括W下步驟：
[0009] 1)將堇青石和去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0010] 2)在練泥機(jī)中加入粘結(jié)劑、增初劑、造孔劑，混煉捏合至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[00川 3)將所述泥團(tuán)、去離子水、發(fā)酵劑、催化劑活性組分加入練泥機(jī)，二次混煉均勻，密 封，陳腐，得到混合物;所述混合物的各組分的重量百分比為:堇青石:8-15% ;催化劑活性 組分:25-35 % ;粘結(jié)劑：1-3 % ;增初劑：1-5 % ;造孔劑：1-5 % ;發(fā)酵劑：1-5 % ;水:32-63 %， 上述組分總和為100 %;
[0012] 4)將所述混合物Ξ次混煉，制成球形，老化，干燥，得到球形脫硝催化劑。
[0013] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用W下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0014] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的粘結(jié)劑為簇甲基纖維素、 娃溶膠或擬薄水侶石。
[0015] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的增初劑為玻璃纖維或聚 乙締醇。
[0016] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的造孔劑為聚氧化乙締或 PMMA微球。
[0017] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的聚氧化乙締分子量為 105-106;所述的PMM微球的孔徑尺寸為300nm-150um。
[0018] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的發(fā)酵劑為乳酸或硬脂酸。
[0019] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中步驟3)中陳腐時(shí)間為20-3化。
[0020] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中步驟4)中的老化時(shí)間為20-3化； 干燥溫度為50°C-10(rC，干燥時(shí)間為8-15h，般燒溫度為100°C-20(rC，般燒時(shí)間為3-化;干 燥結(jié)束后W0.5 °C /min-2 °C /min的速率升溫至般燒溫度。
[0021] 優(yōu)選的，前述的球形脫硝催化劑的制備方法，其中所述的球形脫硝催化劑粒徑為 4-12mm〇
[0022] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明球形脫硝催化劑的制備方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：球形 催化劑有利于清除粘附于催化劑表面的灰塵，能夠解決催化劑表面積塵現(xiàn)象，能有效的增 加氣體與催化劑的接觸面積，提高催化效率。
[0023] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予W實(shí)施，W下W本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，W下結(jié)合 較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的球形脫硝催化劑的制備方法其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征 及其功效，詳細(xì)說明如后。在下述說明中，不同的"一實(shí)施例"或"實(shí)施例"指的不一定是同一 實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0025] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提出的一種球形脫硝催化劑的制備方法，具體包括W下步 驟：
[0026] 1)將堇青石和去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0027] 2)在練泥機(jī)中加入粘結(jié)劑、增初劑、造孔劑，混煉捏合至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0028] 所述的粘結(jié)劑可W選擇為:簇甲基纖維素、娃溶膠或擬薄水侶石;所述的粘結(jié)劑所 起到的作用為:使原料更好的混合粘結(jié)，制得圓形泥團(tuán)。
[0029] 所述的增初劑可W選擇為:玻璃纖維或聚乙締醇;所述的增初劑所起到的作用為： 提高粘結(jié)劑的初性，增加催化劑抗壓力。
[0030] 所述的造孔劑可W選擇為:聚氧化乙締或PMMA微球;所述的發(fā)酵劑所起到的作用 為:增加催化劑的孔桐結(jié)構(gòu)，提高催化劑的比表面積。
[0031] 3)將所述泥團(tuán)、去離子水、發(fā)酵劑、催化劑活性組分加入練泥機(jī)，二次混煉均勻，密 封，陳腐，得到混合物;所述混合物的各組分的重量百分比為:堇青石:8-15% ;催化劑活性 組分:25-35 % ;粘結(jié)劑：1-3 % ;增初劑：1-5 % ;造孔劑：1-5 % ;發(fā)酵劑：1-5 % ;水:32-63 %， 上述組分總和為100 %;
[0032] 所述的發(fā)酵劑選擇為:乳酸或硬脂酸;其所起到的作用為:在制備催化劑中發(fā)酵劑 揮發(fā)，增加催化劑塑性。
[0033] 所述的催化劑活性組分選擇為:過渡金屬或銅系金屬氧化物;其所起到的作用為： 在脫硝反應(yīng)中提高一氧化氮的轉(zhuǎn)化率。
[0034] 4)將所述混合物Ξ次混煉，制成球形，老化，干燥，得到球形脫硝催化劑。
[0035] 所述的球形脫硝催化劑的粒徑為4-12mm。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 1)將lOg堇青石和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0038] 2)在練泥機(jī)中加入1.05g簇甲基纖維素、1.?玻璃纖維、1.5g分子量為105的聚氧 化乙締，混煉捏合30min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0039] 3)在所述泥團(tuán)中加入30mL去離子水、1.5g乳酸、30g氧化姉，加入到練泥機(jī)中混煉 3h，混煉均勻后，完全密封，陳腐24h，得到混合物；
[0040] 4)將所述混合物Ξ次混煉化，制成4-6mm球形，老化2地，在馬弗爐中70°C干燥12h， 然后程序升溫rC/min升到150°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒徑4-6mm球形脫硝催 化劑。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042] 1)將15g堇青石和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0043] 2)在練泥機(jī)中加入1.5g娃溶膠、1. Ig玻璃纖維、1 .?孔徑尺寸300nm的PMMA微球， 混煉捏合40min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0044] 3)在所述泥團(tuán)中加入25mL去離子水、地乳酸、35g的氧化錯(cuò)，加入到練泥機(jī)中混煉 5h，混煉均勻后，完全密封，陳腐20h，得到混合物；
[0045] 4)將所述混合物Ξ次混煉化，制成6-8mm球形，老化30h，在馬弗爐中50°C干燥15h， 然后程序升溫〇.5°C/min升到100°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒徑6-8mm球形脫硝 催化劑。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 1)將lOg和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[004引2)在練泥機(jī)中加入3g擬薄水侶石、5g玻璃纖維、5g分子量為108的聚氧化乙締，混 煉捏合30min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0049] 3)在所述泥團(tuán)中加入30mL去離子水、5g乳酸、25g的氧化儘，加入到練泥機(jī)中混煉 4h，混煉均勻后，完全密封，陳腐20h，得到混合物；
[0050] 4)將所述混合物Ξ次混煉3h，制成8-lOmm球形，老化20h，在馬弗爐中100°C干燥 12h，然后程序升溫2°C/min升到200°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒徑8-lOmm球形脫 硝催化劑。
[0化1 ] 實(shí)施例4
[0052] 1)將lOg堇青石和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0化3] 2)在練泥機(jī)中加入2g簇甲基纖維素、2.1g聚乙締醇、：3g孔徑尺寸150um的PMMA微 球，混煉捏合50min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0054] 3在所述泥團(tuán)中加入20mL去離子水、3g乳酸、25g的氧化姉，加入到練泥機(jī)中混煉 3h，混煉均勻后，完全密封，陳腐30h，得到混合物；
[0化日]4)將上述混合物Ξ次混煉3h，制成10-12mm球形，老化24h，在馬弗爐中70°C干燥 12h，然后程序升溫rC/min升到150°C，保持化然后降溫，得到硬度5M化、粒徑10-12mm球形 脫硝催化劑。
[0056] 實(shí)施例5
[0057] 1)將lOg堇青石和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[005引2)在練泥機(jī)中加入2. Ig娃溶膠、1.?玻璃纖維、1.5g分子量為105的聚氧化乙締， 混煉捏合30min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0059] 3)在所述泥團(tuán)中加入30mL去離子水、1.5g硬脂酸、30g氧化姉，加入到練泥機(jī)中混 煉化，混煉均勻后，完全密封，陳腐2地，得到混合物；
[0060] 4)將所述混合物Ξ次混煉化，制成4-6mm球形，老化2地，在馬弗爐中100°C干燥化， 然后程序升溫rC/min升到500°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒徑4-6mm球形脫硝催 化劑。
[0061 ] 實(shí)施例6
[0062] 1)將1?堇青石和30mL去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻；
[0063] 2)在練泥機(jī)中加入2.5g擬薄水侶石、1 .?玻璃纖維、1 .?孔徑尺寸500nm的PMMA微 球，混煉捏合30min至混合均勻，得到泥團(tuán)；
[0064] 3)在所述泥團(tuán)中加入30mL去離子水、1.5g乳酸、30g氧化儘，加入到練泥機(jī)中混煉 3h，混煉均勻后，完全密封，陳腐24h，得到混合物；
[00化]4)將所述混合物Ξ次混煉化，制成6-8mm球形，老化2地，在馬弗爐中70°C干燥12h， 然后程序升溫1.5°C/min升到500°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒徑6-8mm球形脫硝 催化劑。
[0066] 對(duì)實(shí)施例1-6制得的催化劑及對(duì)比例制得的催化劑用于脫硝反應(yīng)，反應(yīng)條件和活 性結(jié)果見表1。
[0067] 催化劑性能評(píng)價(jià)：利用模擬煙氣測(cè)試催化劑脫硝情況，模擬煙氣組成為：NO: 500ppm、N曲：50化口111、〇2:5%￥〇1、化為平衡氣。煙氣流量為10〇11117111111，取不同體積的催化劑 放入固定床反應(yīng)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試不同溫度下的催化劑脫銷效率，控制反應(yīng)溫度為50-400 °C。采用煙氣分析儀檢測(cè)反應(yīng)器出口處的NO的濃度。根據(jù)式1計(jì)算NO轉(zhuǎn)化率，即脫硝率。
[006引 NO 轉(zhuǎn)化率=[(N0in-N00ut)/N0in]X100% (式 1)
[0069]表1.催化劑SCR脫硝反應(yīng)測(cè)試活性結(jié)果
[0070]
[0071] W上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)W上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā) 明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于:具體包括以下步驟： 1) 將堇青石和去離子水置于練泥機(jī)中混合均勻； 2) 在練泥機(jī)中加入粘結(jié)劑、增韌劑、造孔劑，混煉捏合至混合均勻，得到泥團(tuán)； 3) 將所述泥團(tuán)、去離子水、發(fā)酵劑、催化劑活性組分加入練泥機(jī)，二次混煉均勻，密封， 陳腐，得到混合物;所述混合物的各組分的重量百分比為：堇青石：8-15% ;催化劑活性組 分:25-35% ;粘結(jié)劑：1-3% ;增韌劑：1-5% ;造孔劑：1-5% ;發(fā)酵劑：1-5% ;水:32-63%，上 述組分總和為100 %; 4) 將所述混合物三次混煉，制成球形，老化，干燥，得到球形脫硝催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為羧 甲基纖維素、硅溶膠或擬薄水鋁石。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的增韌劑為玻 璃纖維或聚乙烯醇。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的造孔劑為聚 氧化乙烯或PMMA微球。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的聚氧化乙烯 分子量為1〇5-1〇 6;所述的PMMA微球的孔徑尺寸為300nm-150um。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的發(fā)酵劑為乳 酸或硬脂酸。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3)中陳腐時(shí)間 為20-30h。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，步驟4)中的老化時(shí) 間為20-30h;干燥溫度為50 °C -100 °C，干燥時(shí)間為8-15h，煅燒溫度為100 °C -200 °C，煅燒時(shí) 間為3-7h;干燥結(jié)束后以0.5 °C /min-2 °C /min的速率升溫至煅燒溫度。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，所述的球形脫硝催 化劑粒徑為4-12mm。
【文檔編號(hào)】B01J35/08GK105964239SQ201610347694
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】于鋒, 張軻, 朱明遠(yuǎn), 代斌
【申請(qǐng)人】石河子大學(xué)