專利名稱：新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以改性堇青石和二氧化鈦為復(fù)合載體的蜂窩整體式SCR脫硝催化劑及制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)氮氧化物的排放量中近70%來自于煤炭的直接燃燒，而燃煤電廠對(duì)NOx的貢獻(xiàn)是首當(dāng)其沖的，對(duì)電廠NOx排放進(jìn)行控制，對(duì)于NOx的減排和大氣質(zhì)量改善效果明顯，意義重大。目前，選擇性催化還原(SCR)是燃煤電廠應(yīng)用最廣 泛的氮氧化物凈化控制方法。商用燃煤電站SCR技術(shù)核心是脫硝催化劑，其成分為V205-W03/Ti02，載體為銳鈦礦型TiO2粉體(鈦白粉)，其中還含有3 10%的WO3,占催化劑的8(Γ90%。這種鈦鎢復(fù)合粉主要采用進(jìn)口，因其制備技術(shù)被國(guó)外某些企業(yè)掌握并壟斷，造成催化劑成本居高不下。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)煤的需求日益增加，優(yōu)質(zhì)煤煤礦的日益減少，劣質(zhì)煤的使用也隨之增加，引起燃煤電站煙氣灰份濃度增加，從而造成催化劑抵抗煙氣灰份沖刷的能力下降，降低催化劑壽命。因此研制具有低成本且抗磨損能力強(qiáng)的脫硝催化劑對(duì)于煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。脫硝實(shí)踐和相關(guān)研究表明，載體性質(zhì)對(duì)催化劑的活性和壽命影響較大。因堇青石(2Mg0.2Al203 * 5Si02)熱穩(wěn)定好、熱膨脹系數(shù)小和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，被廣泛用作催化劑的載體。堇青石蜂窩狀催化劑一般由載體、TiO2涂層和活性組分組成，制備方法采用浸潰法或溶膠凝膠法等濕法化學(xué)方法。如文獻(xiàn)中國(guó)專利CN200610000812. I公開的“雙氧化物復(fù)合載體的整體式脫硝催化劑及其制備方法”以堇青石蜂窩陶瓷為骨架材料，以雙氧化物Al2O3和TiO2為復(fù)合載體，其中Al2O3為內(nèi)層載體，TiO2為外層載體，活性組分包括V2O5和W03。但是此方法所制備的脫硝催化劑，盡管其機(jī)械強(qiáng)度高，但活性組分分布在堇青石及Al2O3和TiO2復(fù)合載體表面，易造成活性組分分散不均勻、易磨損特點(diǎn)，引起活性組分的流失，導(dǎo)致活性下降。而中國(guó)專利CN200910044963. O公開的“一種蜂窩式SCR脫硝催化劑及其制備方法和設(shè)備”采用桿狀玻璃纖維來改善蜂窩式催化劑的機(jī)械性能，但其活性成分V2O5、助劑WO3和MoO3以及載體均直接以氧化物的形式加入混煉機(jī)中，這樣將不利于活性成分V2O5及助劑WO3和MoO3在載體TiO2表面呈高度分散狀態(tài)，從而影響了 V2O5的催化活性，以及助劑的熱穩(wěn)定性和抗硫性能。作為催化劑的重要組成部分，脫硝催化劑載體的開發(fā)也是當(dāng)前本領(lǐng)域技術(shù)人員急于解決的問題。對(duì)堇青石粉進(jìn)行改性并配加進(jìn)入二氧化鈦制作脫硝催化劑載體，將對(duì)改善載體性能、降低催化劑成本具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的SCR脫硝催化劑載體機(jī)械性能不穩(wěn)定以及價(jià)格昂貴的缺陷，提供一種以改性堇青石和二氧化鈦為復(fù)合載體的脫硝催化劑及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑，其特征在于，由如下成份組成10 25wt%的改性堇青石粉,65 85wt%的鈦鶴粉(其中含有3 10 wt %的TO3), Γ2 wt%的V2O5，剩余的組分為添加劑；所述添加劑為玻璃纖維和聚乙烯醇。所述添加劑起黏合、成型等作用，玻璃纖維和聚乙烯醇的比例可調(diào)。進(jìn)一步，所述新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟 Cl)改性堇青石粉的制作將堇青石粉經(jīng)過15飛0wt%的硫酸溶液在25 110°C下浸泡
Γ12小時(shí)后，并在5(T110°C下干燥5 12小時(shí)后得到改性堇青石粉；
(2)催化劑活性溶液的制備取2.(Γ3. 5份草酸溶于2(Γ35份去離子水中并混合均勻，然后加入2. (Γ3. 5份的偏釩酸銨，加熱至6(T85°C保溫1(Γ20分鐘；
(3)稱取改性堇青石粉、鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)，再加入玻璃纖維和聚乙烯醇，攪拌均勻， 待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的催化劑活性溶液和去離子水；各原料的重量份為改性堇青石粉15 45，鈦鎢粉10(Γ140，玻璃纖維3. (Γ8. 5，聚乙烯醇I. 5^5. O,催化劑活性溶液30 40和去離子水8 15 ；
(4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，冷卻和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出；
(5)將達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過85 105°C干燥
3.5 5h，16(T300°C煅燒4 8h，再經(jīng)48(T600°C煅燒4 8h后得到催化劑成品。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明提供一種以改性堇青石和二氧化鈦為復(fù)合載體的蜂窩整體式SCR脫硝催化劑，克服現(xiàn)有的SCR脫硝催化劑載體機(jī)械性能不穩(wěn)定以及價(jià)格昂貴的缺陷，該催化劑具有較高的比表面積、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及耐磨性能，表現(xiàn)了較高的NH3-SCR催化活性和較寬的活性溫度窗口，滿足煙氣脫硝的需要。而且，催化劑原料成本低、制備工藝較為簡(jiǎn)單，催化劑產(chǎn)品比表面積大、表面化學(xué)活性高，NO脫除效果好，能夠滿足煙氣脫硝的要求，有利于推動(dòng)我國(guó)脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。進(jìn)一步，本發(fā)明以廉價(jià)改性的堇青石粉代替了一部分進(jìn)口鈦鎢粉作為SCR脫硝催化劑載體，其制備工藝較為簡(jiǎn)單，并降低對(duì)進(jìn)口鈦鎢粉的依賴程度，充分利用國(guó)內(nèi)廉價(jià)的堇青石粉資源，使催化劑成本下降，有利于推動(dòng)我國(guó)脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)煙氣脫硝技術(shù)在我國(guó)的推廣。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供了一種以改性堇青石和二氧化鈦為復(fù)合載體的蜂窩整體式SCR脫硝催化劑及制備方法。實(shí)施例I :
Cl)稱取堇青石粉2kg，經(jīng)過15wt%的硫酸溶液在室溫下浸泡6h后，在50°C干燥2h，110°C干燥5h后得到改性堇青石粉待用。(2)取O. 216kg草酸和2200mL水于大燒杯中，再稱取O. 216kg偏釩酸銨加入其中，加熱60°C保溫18分鐘制備催化劑活性溶液備用。(3)稱取I. 62 kg改性后的堇青石粉、O. 162kg聚乙烯醇、O. 32kg玻璃纖維和13. 682kg鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)攪拌，待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的2400mL偏釩酸銨溶液和1500mL去離子水。其中，鈦鎢粉為二氧化鈦，即含有3 10%的W03。(4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，冷卻和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出；
(5)把達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過90°C干燥5h，250°C煅燒5h，500°C煅燒6h后制得催化劑I。
實(shí)施例2
(I)稱取堇青石粉3kg，經(jīng)過25wt%的硫酸溶液在室溫下浸泡6h后，在60°C條件下干燥3h，105°C干燥5h后得到改性堇青石粉待用。
(2)取O. 268kg草酸和2800mL水于大燒杯中，再稱取O. 268kg偏釩酸銨加入其中，加熱85°C保溫10分鐘制備催化劑活性溶液備用。(3)稱取2. 42 kg改性后的堇青石粉、O. 49kg聚乙烯醇、O. 81kg玻璃纖維和12. 064kg鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)攪拌，待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的3000mL偏釩酸銨溶液和IOOOmL去離子水。其中，鈦鎢粉為二氧化鈦，即含有3 10%的W03。(4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，冷卻和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出；
(5)把達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過100°C干燥5h，270°C煅燒5h，550°C煅燒5h后制得催化劑2。
實(shí)施例3
(I)稱取堇青石粉4kg，經(jīng)過35wt%的硫酸溶液在室溫下浸泡7h后，在50°C條件下干燥2h，110°C干燥6h后得到改性堇青石粉待用。(2)取O. 315 kg草酸和3200mL水于大燒杯中，再稱取O. 315kg偏釩酸銨加入其中，加熱75°C保溫20分鐘制備催化劑活性溶液備用。(3)稱取3. 23 kg改性后的堇青石粉、O. 32kg聚乙烯醇、O. 81kg玻璃纖維和
11.424kg鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)攪拌，待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的3300mL偏釩酸銨溶液和800mL去離子水。其中，鈦鎢粉為二氧化鈦，即含有3 10%的W03。(4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬螅鋮s和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出；
(5)把達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過105°C干燥5h，270°C煅燒5h，600°C煅燒5h后制得催化劑3。
實(shí)施例4
(I)稱取堇青石粉5kg，經(jīng)過50wt%的硫酸溶液在室溫下浸泡4h后，在65°C條件下干燥
I.5h，105°C干燥6. 5h后得到改性堇青石粉待用。(2)取O. 289 kg草酸和2900mL水于大燒杯中，再稱取O. 289kg偏釩酸銨加入其中，加熱80°C保溫20分鐘制備催化劑活性溶液備用。(3)稱取4. 05 kg改性后的堇青石粉、O. 49kg聚乙烯醇、O. 81kg玻璃纖維和
10.625kg鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)攪拌，待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的3100mL偏釩酸銨溶液和900mL去離子水。其中，鈦鎢粉為二氧化鈦，即含有3 10%的W03。(4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，冷卻和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出。(5)把達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過105°C干燥5h，280°C煅燒5h，580°C煅燒5h后制得催化劑4。對(duì)制成的催化劑成品性能測(cè)試結(jié)果如下表所示。
權(quán)利要求
1.新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑，其特征在于，由如下成份組成10 25被％的改性堇青石粉，65 85wt%的鈦鎢粉(其中含有3 10 wt %的WO3), Γ2 wt%的V2O5,剩余的組分為添加劑；所述添加劑為玻璃纖維和聚乙烯醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑，其特征在于，所述改性堇青石粉由堇青石粉經(jīng)過15飛0wt%的硫酸溶液在25 110°C下浸泡1 12小時(shí)后，并在5(TllO°C下干燥5-12小時(shí)后得到。
3.如權(quán)利要求I所述新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 Cl)改性堇青石粉的制作將堇青石粉經(jīng)過15飛0wt%的硫酸溶液在25 110°C下浸泡Γ12小時(shí)后，并在5(T110°C下干燥5 12小時(shí)后得到改性堇青石粉； (2)催化劑活性溶液的制備取2.(Γ3. 5份草酸溶于2(Γ35份去離子水中并混合均勻，然后加入2. (Γ3. 5份的偏釩酸銨，加熱至6(T85°C保溫1(Γ20分鐘； (3)稱取改性堇青石粉、鈦鎢粉倒入混合器內(nèi)，再加入玻璃纖維和聚乙烯醇，攪拌均勻，待混合均勻后再加入預(yù)先準(zhǔn)備好的催化劑活性溶液和去離子水；各原料的重量份為改性堇青石粉15 45，鈦鎢粉10(Γ140，玻璃纖維3. (Γ8. 5，聚乙烯醇I. 5^5. 0，催化劑活性溶液30 40和去離子水8 15 ； (4)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬螅鋮s和調(diào)整后下料陳腐24h后待擠出； (5)將達(dá)到要求的物料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出整體式蜂窩狀催化劑，經(jīng)過85 105°C干燥3.5 5h，16(T300°C煅燒4 8h，再經(jīng)48(T600°C煅燒4 8h后得到催化劑成品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型復(fù)合載體蜂窩整體式脫硝催化劑，具體涉及一種以改性堇青石和二氧化鈦為復(fù)合載體的蜂窩整體式SCR脫硝催化劑及制備方法，由如下成份組成10~25wt%的改性堇青石粉，65~85wt%的鈦鎢粉(其中含有3~10wt%的WO3)，1~2wt%的V2O5，剩余的組分為添加劑；所述添加劑為玻璃纖維和聚乙烯醇。本催化劑通過混合煉泥、擠壓成型、干燥煅燒后制備得到。本發(fā)明制備的催化劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及耐磨性能，表現(xiàn)了較高的NH3-SCR催化活性和較寬的活性溫度窗口。本發(fā)明以廉價(jià)改性的堇青石粉代替了一部分進(jìn)口鈦鎢粉作為SCR脫硝催化劑載體，其制備工藝較為簡(jiǎn)單，并降低對(duì)進(jìn)口鈦鎢粉的依賴程度，克服現(xiàn)有的SCR脫硝催化劑載體機(jī)械性能不穩(wěn)定以及價(jià)格昂貴的缺陷。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102773091SQ20121025077
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者丁健, 蘭苑培, 劉浪, 劉清才, 吳國(guó)防, 席文昌, 徐晶, 楊劍, 楊強(qiáng), 賀媛媛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)