專(zhuān)利名稱(chēng)：一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒ā?br> 背景技術(shù)：
從20世紀(jì)70年代日本開(kāi)發(fā)出商用的脫硝催化劑，SCR脫硝技術(shù)取得工程化進(jìn)展并成為火電廠(chǎng)煙氣脫硝的主流技術(shù)。由于V2O5ZtiO2體系的催化劑活性溫度的范圍在280-450°C之間，SCR常被布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間。但這種布置方式的煙氣中含有大量S02、K2O, CaO和As2O3等，會(huì)引起催化劑中毒，而高濃度的飛灰又會(huì)引起催化劑的堵塞和磨損，降低其使用壽命。由于空間和管道的局限性，對(duì)現(xiàn)有鍋爐進(jìn)行脫硝改造困難很大、費(fèi)用高。對(duì)于中小規(guī)模的鍋爐，采用中溫脫硝催化劑的溫度段并不在省煤器和空預(yù)器之間，而是在省煤器之前，改造難度更高，然而其排煙溫度普遍高于大型鍋爐，不利于催化劑的長(zhǎng)期運(yùn)行。低溫催化劑的應(yīng)用創(chuàng)造了更好的溫度環(huán)境?；钚詤^(qū)間在140-300°C的低溫催化劑可以解決上述不利問(wèn)題，低溫催化劑可以安裝在除塵器之后，解決了高灰布置帶來(lái)的催化劑堵塞和磨損，同時(shí)二氧化硫氧化率大大降低，后續(xù)無(wú)設(shè)備腐蝕問(wèn)題，不會(huì)對(duì)鍋爐主體產(chǎn)生影響。除塵器之后安裝脫硝催化劑大大降低了安裝難度，節(jié)省了鋼結(jié)構(gòu)，空間布置更加靈活、簡(jiǎn)便。研究表明Mn、Cu、Ce、Fe等元素的氧化物都具有理想低溫活性，且為提高催化劑的比表面積，載體通常采用分子篩和活性炭等，中國(guó)專(zhuān)利CN102000589A —種低溫氨選擇性催化還原脫硝催化劑的制備方法和中國(guó)專(zhuān)利CN101947443A用于低溫選擇性催化還原脫硝反應(yīng)的蜂窩狀Mn-Ti基催化劑及制備和使用方法都提出了低溫脫硝催化劑的制備方法。殼牌公司于20世紀(jì)90年代就開(kāi)發(fā)出了低溫DeNOx系統(tǒng)，它包括一種專(zhuān)有的V-Ti顆粒狀催化劑和一個(gè)低壓降的LFR側(cè)流反應(yīng)器。顆粒狀催化劑在工程應(yīng)用時(shí)的床層阻力較大，不利于脫硝系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行；強(qiáng)氧化劑MnxOy作為活性組分，將煙氣中的SO2氧化為SO3,導(dǎo)致催化劑失活，難以保證催化劑壽命，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有工業(yè)化的低溫蜂窩狀脫硝催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目是提供一種適合工業(yè)應(yīng)用的、低溫活性好、使用壽命長(zhǎng)的以納米級(jí)TiO2為載體，活性成分為V2O5，金屬助劑為Cr、Mn、Cu、Ce、W、Mo的氧化物中的一種或幾種構(gòu)成的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?。為?shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于，催化劑由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分制備而成TiO2 70% -90%V2O5 5% -15%
金屬氧化物助劑4%-16%如上所述催化劑組分中的V2O5由正釩酸銨、偏釩酸銨、多釩酸銨或硫酸氧釩熱解制備。如上所述催化劑組分中的金屬氧化物助劑為Cr、Mn、Cu、Ce、W、Mo的氧化物中的一種或幾種，其中Cr、Mn、Cu、Ce、分別由相應(yīng)的硝酸鹽溶液，W和Mo分別由鎢酸銨和鑰酸銨制備。如上所述催化劑的尺寸為150mmX 150mmX 1000mm，催化劑的孔數(shù)為18 X 18孔，催化劑的壁厚0. 6-1. 2mm。如上所述的一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?，包括混料和成型兩步工藝，其技術(shù)特征是⑴混料工藝在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到60_120°C，將TiO2、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量比1: 0.04-0.2 0. 03-0. 2 0. 01-0. 2加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)l_3h，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，經(jīng)過(guò)干燥、煅燒和粉碎成為顆粒狀催化劑。(2)成型工藝稱(chēng)取混料工藝所得的顆粒狀催化劑200kg、加入潤(rùn)滑劑l-10kg、加入膠黏劑2-8kg、加入玻璃纖維5-15kg、加入純氨水5-10kg,加入去離子水50_100kg,經(jīng)過(guò)煉泥、真空煉泥、陳腐、成型、干燥、燒結(jié)成為蜂窩狀脫硝催化劑。如上所述的草酸的作用是溶解提供V2O5的鹽溶液和調(diào)節(jié)PH。如上所述的成型工藝中選用的潤(rùn)滑劑為甘油、硬脂酸、硅酸酯或磷酸酯中的一種或幾種。如上所述的成型工藝中選用的膠黏劑為羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、水玻璃或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本方法以傳統(tǒng)的V-Ti體系為基礎(chǔ)，制備出理想的低溫催化劑，在140_260°C時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率在95%以上；V-Ti體系的催化劑穩(wěn)定性好，能保證催化劑的使用壽命。2、本方法采用二次混料，二次煅燒的方法制備的蜂窩狀低溫催化劑比表面積大，機(jī)械性好，應(yīng)用于SCR脫硝工程時(shí)，催化劑系統(tǒng)的煙氣阻力低。3、本方法與高溫SCR脫硝制備方法相比較，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易操作，生產(chǎn)周期短，降低生產(chǎn)能耗并提高生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的制備工藝描述，本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)例。實(shí)施例I(I)混料工藝在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到80°C，TiO2、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量280kg 17kg 20kg 40kg加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)lh，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，在160°C干燥50-60min、轉(zhuǎn)移到煅燒窯中250_450°C煅燒50_60min和粉碎成為顆粒狀催化劑。(2)成型工藝稱(chēng)取混料工藝所得的顆粒狀催化劑200kg、加入硬脂酸8kg、加入羧甲基丙烯酸6. 4kg、加入玻璃纖維11kg、加入純氨水6kg，加入去離子水80kg經(jīng)過(guò)煉泥、真空煉泥、在恒溫恒濕條件下陳腐24h、成型、在60°C的條件下干燥60-90h、在隧道窯中以180_450°C燒結(jié)2h成為蜂窩狀脫硝催化劑。實(shí)施例2(I)混料工藝在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到80°C，TiO2、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量280kg 30.2kg 20kg 40kg加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)lh，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，在160°C干燥50-60min、轉(zhuǎn)移到煅燒窯中250_450°C煅燒50_60min和粉碎成為顆粒狀催化劑。(2)成型工藝(與實(shí)施例I的成型工藝相同)實(shí)施例3(I)混料工藝在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到80°C，TiO2、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量280kg 26kg 20kg 40kg加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)lh，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，在160°C干燥50-60min、轉(zhuǎn)移到煅燒窯中250_450°C煅燒50_60min和粉碎成為顆粒狀催化劑。(2)成型工藝(與實(shí)施例I的成型工藝相同)實(shí)施例4(I)混料工藝在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到80°C，他i02、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量280kg 26kg 20kg 40kg加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)lh，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，在160°C干燥50-60min、轉(zhuǎn)移到煅燒窯中250_450°C煅燒50_60min和粉碎成為顆粒狀催化劑。(2)成型工藝稱(chēng)取混料工藝所得的顆粒狀催化劑200kg、加入甘油8kg、加入羧甲基丙烯酸6. 4kg、加入玻璃纖維11kg、加入純氨水6kg，加入去離子水80kg經(jīng)過(guò)煉泥、真空煉泥、在恒溫恒濕條件下陳腐24h、成型、在60°C的條件下干燥60-90h、在隧道窯中以180_450°C燒結(jié)2h成為蜂窩狀脫硝催化劑。實(shí)施例5(I)混料工藝(與實(shí)施例4的混料工藝相同)(2)成型工藝稱(chēng)取混料工藝所得的顆粒狀催化劑200kg、加入硬脂酸6kg甘油2kg、加入羧甲基丙烯酸6. 4kg、加入玻璃纖維11kg、加入純氨水6kg，加入去離子水80kg經(jīng)過(guò)煉泥、真空煉泥、在恒溫恒濕條件下陳腐24h、成型、在60 V的條件下干燥60-90h、在隧道窯中以180-450°C燒結(jié)2h成為蜂窩狀脫硝催化劑。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
催化劑活性測(cè)試條件搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將催化劑放入固定管式加熱器平臺(tái)，通入模擬煙氣(SO2 = 800ppm, NOx = NH3 = 600ppm, O2 = 13%，水蒸氣 5%，N2 為平衡氣)，空速比=900( '以NOx分析儀測(cè)試催化劑進(jìn)出口 NOx的濃度。脫硝效率計(jì)算方法
權(quán)利要求
1.一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于，催化劑由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分制備而成 TiO270% -90% V2O55% -15% 金屬氧化物助劑 4^-16 ^
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于所述的V2O5由正釩酸銨、偏釩酸銨、多釩酸銨或硫酸氧釩制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于所述的金屬助劑氧化物為Cr、Mn、Cu、Ce、W、Mo的氧化物中的一種或幾種，其中Cr、Mn、Cu、Ce、分別由相應(yīng)的硝酸鹽溶液，W和Mo分別由鎢酸銨和鑰酸銨制備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于制備方法包括混料和成型兩步工? (1)混料工藝 在反應(yīng)釜中，加入一定量的去離子水并加熱到60-120°C，將TiO2、提供V2O5的鹽、提供氧化物助劑的鹽和草酸按質(zhì)量比I : 0.04-0.2 O. 03-0. 2 O. 01-0. 2加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)l_3h，待反應(yīng)釜中物料為泥漿狀，經(jīng)過(guò)干燥、煅燒和粉碎成為顆粒狀催化劑；草酸的作用是溶解提供V2O5的鹽溶液和調(diào)節(jié)PH。
(2)成型工藝 稱(chēng)取混料工藝所得的顆粒狀催化劑200kg、加入潤(rùn)滑劑l-10kg、加入膠黏劑2-8kg、加入玻璃纖維5-15kg、加入純氨水5-10kg，加入去離子水50-100kg經(jīng)過(guò)煉泥、真空煉泥、陳腐、成型、干燥、燒結(jié)成為蜂窩狀脫硝催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，成型工藝中選用的潤(rùn)滑劑為甘油、硬脂酸、硅酸酯或磷酸酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，成型工藝中選用的膠黏劑為羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、水玻璃或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于，催化劑的尺寸?50mmX150mmX1000mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于，催化劑的孔?shù)為18X18孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于，催化劑的壁厚在O. 6-1. 2_。
10.根據(jù)權(quán)利要求I和權(quán)利要求4所述的蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醯蜏卮呋瘎┲苽浞椒?，其特征在于，該制備方法也適合于其他低溫顆粒脫硝催化劑的蜂窩成型或高溫脫硝催化劑的成型工藝，具體的工藝參數(shù)和低溫效果需要重新優(yōu)化和驗(yàn)證。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種蜂窩狀V-Ti低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑闹苽浞椒?，該催化劑是以納米級(jí)TiO2為載體，占催化劑質(zhì)量的70-90％；活性成分為V2O5，占催化劑質(zhì)量的5-15％；金屬氧化物助劑為Cr、Mn、Cu、Ce、W、Mo的氧化物中的一種或幾種，占催化劑質(zhì)量的4-16％。催化劑的制備過(guò)程由混料工藝和成型工藝組成，混料工藝是制備顆粒狀的催化劑，成型工藝是經(jīng)過(guò)二次混料和煅燒，在140-260℃催化劑的活性時(shí)NOx脫除率在95％以上，并大大提高了催化劑的適用壽命和機(jī)械壽命，適合工業(yè)化生產(chǎn)和低溫?zé)煔釹CR脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01J23/22GK102974340SQ20121049133
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者宋寶華, 王昕竑, 王中原, 林德海, 楊鶴峰 申請(qǐng)人:中節(jié)能六合天融環(huán)保科技有限公司