一種低成本脫硝催化劑及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本脫硝催化劑及其制造工藝，該催化劑的組分包括：納米TiO2粉體、蒙脫石、偏鎢酸銨、偏釩酸銨、短切玻璃纖維、闊葉林木漿纖維、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、硬脂酸。該制造工藝的步驟包括：以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，將偏鎢酸銨常溫下溶解于水中，連續(xù)攪拌1小時(shí)后備用；將催化劑原料充分捏合得到塑性泥料，并置于密閉的塑料袋保存若干小時(shí)進(jìn)行陳腐，將泥料成型為蜂窩式催化劑坯體，干燥后的蜂窩體進(jìn)入網(wǎng)帶式隧道窯焙燒，對(duì)焙燒完成的最終產(chǎn)品按要求的長(zhǎng)度切割，并組裝在模塊箱體中并進(jìn)行外包裝。本發(fā)明成本低，有效改善脫硝性能，增加了產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，并提高耐磨損強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】一種低成本脫硝催化劑及其制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于催化劑制造領(lǐng)域，尤其涉及一種低成本脫硝催化劑制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，燃煤產(chǎn)生的氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一，它不僅會(huì)引起酸雨、光化學(xué)煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境的一系列問題，而且還嚴(yán)重危害著人體的健康。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，國(guó)家和地方環(huán)保部門對(duì)污染物的排放和總量有了較嚴(yán)格的控制，特別是《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011，2012年I月實(shí)施)明確規(guī)定燃煤鍋爐氮氧化物排放限值為100mg/Nm3，僅采用低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0003]煙氣脫硝技術(shù)目前應(yīng)用較多的是選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)及SCR/SNCR混合脫硝技術(shù)。由于SCR脫硝技術(shù)的成熟以及高的脫硝率，現(xiàn)已成為國(guó)際上煙氣脫硝的主流技術(shù)。
[0004]常規(guī)的蜂窩式催化劑制造是以含WO3的納米級(jí)TiO2作為主要原料與工藝水、粘合劑、助擠劑、擴(kuò)孔劑、潤(rùn)滑劑、玻璃纖維等充分混煉得到塑性泥料，將塑性泥料擠出成型為濕態(tài)蜂窩催化劑坯體，經(jīng)干燥、煅燒得到成型催化劑。但因目前國(guó)內(nèi)催化用含WO3納米級(jí)TiO2的生產(chǎn)廠家較少，價(jià)格較高，催化劑制造成本受到很大制約，利潤(rùn)空間有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種低成本脫硝催化劑及其制造工藝，旨在解決常規(guī)的經(jīng)干燥、煅燒得到成型的催化劑價(jià)格較高，制造成本受到很大制約，利潤(rùn)空間有限的問題。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種低成本脫硝催化劑，該催化劑的組分包括:納米TiO2粉體、蒙脫石、偏鎢酸銨、偏釩酸銨、短切玻璃纖維、闊葉林木漿纖維、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、硬脂酸。本催化劑的各組分按重量的比例為:納米1102粉體占總重量的65~75% ；蒙脫石占總重量的5~20% ;偏鎢酸銨占總重量的5~7% ;偏釩酸銨占總重量的0.5^1.5% ;短切玻璃纖維占總重量的3~5% ;闊葉林木漿纖維占總重量的2~3% ;羧甲基纖維素占總重量的
0.5^2% ;聚氧化乙烯占總重量的0.5^2% ;硬脂酸占總重量的0.5~1%。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種低成本脫硝催化劑制造工藝，該制造工藝的步驟包括:一種低成本脫硝催化劑，該催化劑的組分包括:
步驟一、以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，通過設(shè)定一定的溫度，連續(xù)攪拌一定時(shí)間后實(shí)現(xiàn)充分溶解；
步驟二、將偏鎢酸銨常溫下溶解于水中，連續(xù)攪拌I小時(shí)后備用；
步驟三、將蒙脫石粘土、納米TiO2與工藝水、玻璃纖維、木漿纖維、偏釩酸銨溶液、偏鎢酸銨溶液等充分捏合得到塑性泥料；
步驟四、將塑性泥料置于密閉的塑料袋置于某一溫度以下的環(huán)境中保存若干小時(shí)進(jìn)行陳腐，通過毛細(xì)作用使泥料的性能得到改善；
步驟五、將泥料加入螺旋式擠出機(jī)，成型為蜂窩式催化劑坯體，擠出壓力為3飛MPa ； 步驟六、蜂窩體置于廂式干燥器內(nèi)進(jìn)行升溫降濕的連續(xù)干燥過程，水分最終降至1%以
內(nèi)；
步驟七、干燥后的蜂窩體進(jìn)入網(wǎng)帶式隧道窯焙燒，在最高溫度600°C的條件下經(jīng)30小時(shí)燒成；
步驟八、對(duì)焙燒完成的最終產(chǎn)品按要求的長(zhǎng)度切割，并組裝在模塊箱體中并進(jìn)行外包裝，形成最終產(chǎn)品。
[0008]進(jìn)一步，在步驟一中，以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，溫度以設(shè)定為90°C為最宜，連續(xù)攪拌的時(shí)間以2小時(shí)為最宜。
[0009]進(jìn)一步，在步驟三中，通常采用捏合機(jī)或混煉機(jī)實(shí)現(xiàn)將蒙脫石粘土、納米TiO2與工藝水、玻璃纖維、木漿纖維、偏釩酸銨溶液、偏鎢酸銨溶液等充分捏合得到塑性泥料。
[0010]進(jìn)一步,步驟三中使用的的納米TiO2粉體的團(tuán)聚體粒度范圍為
[0011]進(jìn)一步，步驟三中加入的短切玻璃纖維的長(zhǎng)度范圍為4-6_，用于增加產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，并提高耐磨損強(qiáng)度。
[0012]進(jìn)一步，步驟四中將塑性泥料置于在30°C以下的環(huán)境中為最宜，并且最好保存12小時(shí)進(jìn)行陳腐。
[0013]進(jìn)一步，產(chǎn)品中的WO3由捏合過程中加入的偏鎢酸銨溶液經(jīng)煅燒分解而得，較之直接采用含WO3的納米級(jí)TiO2作為`原料，可降低成本。
[0014]進(jìn)一步，加入的闊葉林木槳纖維在燒成產(chǎn)品中改善了產(chǎn)品的孔隙容積和分布情況，增加比表面積，有效改善脫硝性能。
[0015]進(jìn)一步，脫硝性能測(cè)試方法:取制得的脫硝催化劑產(chǎn)品，在中試規(guī)模的試驗(yàn)裝置中進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為溫度370°C，空速4000^00(?-1,入口 NO濃度20(T400ppm，O2含量為3-5%，以氨氣作為還原劑。
[0016]本發(fā)明提供的低成本脫硝催化劑，產(chǎn)品中的WO3由捏合過程中加入的偏鎢酸銨溶液經(jīng)煅燒分解而得，較之直接采用含WO3的納米級(jí)TiO2作為原料，可降低成本。闊葉林木槳纖維的加入在燒成產(chǎn)品中可改善其孔隙容積和分布情況，增加比表面積，有效改善脫硝性能；短切玻璃纖維的加入可以增加產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，并提高耐磨損強(qiáng)度。由于在制造過程中加入偏鎢酸銨溶液作為WO3的來(lái)源，加入蒙脫石替代部分納米TiO2和粘合劑；并且蒙脫石的市場(chǎng)價(jià)格僅為納米TiO2的1/30，采用本工藝與常規(guī)的脫硝催化劑制造工藝相比，產(chǎn)品性能得到改善并且可降低產(chǎn)品制造成本10%以上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的低成本脫硝催化劑制造工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0019]具體實(shí)施例1:
納米TiO2粉體:75% 蒙脫石:10%
偏鎢酸銨:6%
偏釩酸銨:1%
短切玻璃纖維:5%
闊葉林木漿纖維:2% 羧甲基纖維素:1.8% 聚氧化乙烯:2% 硬脂酸:1%
具體實(shí)施例2:
納米TiO2粉體:70% 蒙脫石:15%
偏鎢酸銨:6%
偏釩酸銨:1%
短切玻璃纖維:4%
闊葉林木漿纖維:2% 羧甲基纖維素:1.5% 聚氧化乙烯:1.6% 硬脂酸:1%
具體實(shí)施例3:
納米TiO2粉體:65% 蒙脫石:20%
偏鎢酸銨:6%
偏釩酸銨:1%
短切玻璃纖維:4.5% 闊葉林木漿纖維:2% 羧甲基纖維素:1.2% 聚氧化乙烯:1.3% 硬脂酸:1.2%
具體實(shí)施例4:
納米TiO2粉體:65% 蒙脫石:15%
偏鎢酸銨:7%
偏釩酸銨:0.5% 短切玻璃纖維:4%
闊葉林木漿纖維:2% 羧甲基纖維素:1.4% 聚氧化乙烯:1.5%硬脂酸:1.2%
脫硝性能測(cè)試方法:取制得的產(chǎn)品2條，在中試規(guī)模的試驗(yàn)裝置中進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為溫度370°C，空速4000~50001^，入口 NO濃度20(T400ppm，O2含量為3_5%，以氨氣作為還原劑。
[0020]經(jīng)檢測(cè)，所制得的蜂窩式催化劑比表面積為55飛5m2/g (BET法)，孔容為
0.3^0.36ml/g (壓汞法)，抗壓強(qiáng)度為縱向>2.5MPa，橫向>0.8 MPa，脫硝性能達(dá)到使用要求(NO轉(zhuǎn)化率>88%)適合工程上使用，同時(shí)其制造成本可降低約10%。
[0021]目前國(guó)內(nèi)外使用的SCR催化劑幾乎均為V-W-Ti組合型，催化劑的活性在300-400°C溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出90%以上的脫硝效率。所使用的主體原材料是含W03鈦白粉(Τ?02)，它占到原料成本的50%，經(jīng)過改性的蒙脫石粘土，性質(zhì)接近鈦白粉的性質(zhì)，本技術(shù)路線制得的添加蒙脫石粘土的催化劑，其成本大大降低，但活性并沒有降低很多，在溫度為300-400°C范圍內(nèi)，催化劑的活性也保持在90%以上。
[0022]從成本上來(lái)看，原來(lái)粘土的價(jià)格為幾百元每噸，即使是改性后的蒙脫石粘土，其成本應(yīng)在2000元/噸以下，而使用國(guó)產(chǎn)鈦白粉，其成本需要35000元/噸。在催化劑的制備過程中，以10%的二氧化鈦被蒙脫石粘土替代，就能夠產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0023]從理論上分析，蒙脫石粘土是層間結(jié)構(gòu)，通過特定處理方法處理后，少量的二氧化鈦插層到粘土中，把層間結(jié)構(gòu)支開，使催化劑的表面積得到很大提高。同時(shí)蒙脫石粘土表面具有很強(qiáng)的酸性特質(zhì)，在SCR催化反應(yīng)中，煙氣中的NH3首先要被吸附在催化劑表面，使SCR反應(yīng)才得到很好進(jìn)行。故以蒙脫石粘土為載體部分替代二氧化鈦，在催化劑活性上，不會(huì)有明顯的降低。若實(shí)現(xiàn)部分或大部分替代，則催化劑生產(chǎn)成本將大大降低。
[0024]蒙脫石粘土的應(yīng)用對(duì)`于未來(lái)催化劑的發(fā)展具有重大意義。如實(shí)現(xiàn)50%替代，則Im3催化劑生產(chǎn)原料成本將會(huì)節(jié)省9000元；按年產(chǎn)6000m3計(jì)算，每年將節(jié)省5400萬(wàn)元的原料成本，可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0025]本發(fā)明提供得催化劑的組分包括:納米TiO2粉體、蒙脫石、偏鎢酸銨、偏釩酸銨、短切玻璃纖維、闊葉林木漿纖維、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、硬脂酸。本催化劑的各組分按重量的比例為:納米1102粉體占總重量的65~75% ;蒙脫石占總重量的5~20% ;偏鎢酸銨占總重量的5~7% ;偏釩酸銨占總重量的0.5^1.5% ;短切玻璃纖維占總重量的3~5% ;闊葉林木漿纖維占總重量的2~3% ;羧甲基纖維素占總重量的0.5^2% ;聚氧化乙烯占總重量的0.5^2% ;硬脂酸占總重量的0.5~1%。該制造工藝的步驟包括:一種低成本脫硝催化劑，該催化劑的組分包括:以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，通過設(shè)定一定的溫度，連續(xù)攪拌一定時(shí)間后實(shí)現(xiàn)充分溶解；將偏鎢酸銨常溫下溶解于水中，連續(xù)攪拌I小時(shí)后備用；將蒙脫石粘土、納米TiO2與工藝水、玻璃纖維、木漿纖維、偏釩酸銨溶液、偏鎢酸銨溶液等充分捏合得到塑性泥料；將塑性泥料置于密閉的塑料袋置于某一溫度以下的環(huán)境中保存若干小時(shí)進(jìn)行陳腐，通過毛細(xì)作用使泥料的性能得到改善；將泥料加入螺旋式擠出機(jī)，成型為蜂窩式催化劑坯體，擠出壓力為3飛MPa ;蜂窩體置于廂式干燥器內(nèi)進(jìn)行升溫降濕的連續(xù)干燥過程，水分最終降至1%以內(nèi)；干燥后的蜂窩體進(jìn)入網(wǎng)帶式隧道窯焙燒，在最高溫度600°C的條件下經(jīng)30小時(shí)燒成；對(duì)焙燒完成的最終產(chǎn)品按要求的長(zhǎng)度切割，并組裝在模塊箱體中并進(jìn)行外包裝，形成最終產(chǎn)品。
[0026]本發(fā)明在制造過程中加入偏鎢酸銨溶液作為WO3的來(lái)源，加入蒙脫石替代部分納米TiO2和粘合劑。因蒙脫石的市場(chǎng)價(jià)格僅為納米TiO2的1/30。采用此種工藝與常規(guī)的脫硝催化劑制造工藝相比，產(chǎn)品性能得到改善并且可降低產(chǎn)品制造成本10%以上。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本脫硝催化劑，其特征在于，該催化劑的組分包括:納米TiO2粉體、蒙脫石、偏鎢酸銨、偏釩酸銨、短切玻璃纖維、闊葉林木漿纖維、羧甲基纖維素、聚氧化乙烯、硬脂酸，本催化劑的各組分按重量的比例為:納米TiO2粉體占總重量的65~75% ;蒙脫石占總重量的5~20% ;偏鎢酸銨占總重量的5~7% ;偏釩酸銨占總重量的0.5^1.5% ;短切玻璃纖維占總重量的3~5% ;闊葉林木漿纖維占總重量的2~3% ;羧甲基纖維素占總重量的0.5^2% ;聚氧化乙烯占總重量的0.5^2% ;硬脂酸占總重量的0.5~1%。
2.一種低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，該制造工藝的步驟包括:一種低成本脫硝催化劑，該催化劑的組分包括: 步驟一、以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，通過設(shè)定一定的溫度，連續(xù)攪拌一定時(shí)間后實(shí)現(xiàn)充分溶解； 步驟二、將偏鎢酸銨常溫下溶解于水中，連續(xù)攪拌I小時(shí)后備用； 步驟三、將蒙脫石粘土、納米TiO2與工藝水、玻璃纖維、木漿纖維、偏釩酸銨溶液、偏鎢酸銨溶液等充分捏合得到塑性泥料； 步驟四、將塑性泥料置于密閉的塑料袋置于某一溫度以下的環(huán)境中保存若干小時(shí)進(jìn)行陳腐，通過毛細(xì)作用使泥料的性能得到改善； 步驟五、將泥料加入螺旋式擠出機(jī)，成型為蜂窩式催化劑坯體，擠出壓力為3飛MPa ； 步驟六、蜂窩體置于廂式干燥器內(nèi)進(jìn)行升溫降濕的連續(xù)干燥過程，水分最終降至1%以內(nèi)； 步驟七、干燥后的蜂窩體進(jìn)入網(wǎng)帶式隧道窯焙燒，在最高溫度600°C的條件下經(jīng)30小時(shí)燒成； 步驟八、對(duì)焙燒完成的最 終產(chǎn)品按要求的長(zhǎng)度切割，并組裝在模塊箱體中并進(jìn)行外包裝，形成最終產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，在步驟一中，以單乙醇胺的水溶液作為溶劑溶解偏釩酸銨，溫度以設(shè)定為90°C為最宜，連續(xù)攪拌的時(shí)間以2小時(shí)為最宜。
4.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，在步驟三中，通常采用捏合機(jī)或混煉機(jī)實(shí)現(xiàn)將蒙脫石粘土、納米TiO2與工藝水、玻璃纖維、木漿纖維、偏釩酸銨溶液、偏鎢酸銨溶液等充分捏合得到塑性泥料。
5.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，步驟三中使用的的納米TiO2粉體的團(tuán)聚體粒度范圍為l-3Mm。
6.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，步驟三中加入的短切玻璃纖維的長(zhǎng)度范圍為4-6_，用于增加產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，并提高耐磨損強(qiáng)度。
7.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，步驟四中將塑性泥料置于在30°C以下的環(huán)境中為最宜，并且最好保存12小時(shí)進(jìn)行陳腐。
8.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，產(chǎn)品中的WO3由捏合過程中加入的偏鎢酸銨溶液經(jīng)煅燒分解而得，較之直接采用含WO3的納米級(jí)TiO2作為原料，可降低成本。
9.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，加入的闊葉林木槳纖維在燒成產(chǎn)品中改善了產(chǎn)品的孔隙容積和分布情況，增加比表面積，有效改善脫硝性能。
10.如權(quán)利要求2所述的低成本脫硝催化劑制造工藝，其特征在于，脫硝性能測(cè)試方法:取制得的脫硝催化劑產(chǎn)品，在中試規(guī)模的試驗(yàn)裝置中進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為溫度370°C，空速4000~5 0001^，入口 NO濃度20(T400ppm，O2含量為3_5%，以氨氣作為還原劑。
【文檔編號(hào)】B01D53/90GK103495413SQ201310433600
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】裴葉舜, 姚力智, 朱葛軍, 宗依依, 陳超 申請(qǐng)人:宜興市宜剛環(huán)保工程材料有限公司