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低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法

文檔序號:4900317閱讀:647來源:國知局
專利名稱:低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種成本低廉的催化劑,特別是涉及一種低成本蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法,屬于催化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
我們煤炭資源豐富,燃煤產(chǎn)生的氮氧化物危害極大,不僅能危害人的身體健康,還會引起酸雨、光化學(xué)煙霧等嚴(yán)重的環(huán)境問題。鑒于國家實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求:自2012年I月I日起,所有新建火電機(jī)組氮氧化物排放量不得大于100毫克/立方米;自2014年I月I日起,重點(diǎn)地區(qū)所有火電投運(yùn)機(jī)組氮氧化物排放量不得大于100毫克/立方米,非重點(diǎn)地區(qū)2003年以前投產(chǎn)的機(jī)組不大于200毫克/立方米。目前脫硝催化劑的主要是V-W-Ti系。其中80%以上都是鈦白粉,其它為釩和鎢的氧化物為活性物質(zhì),并且鈦白粉價(jià)格昂貴,大多靠國外進(jìn)口,制約了脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國專利200910024784用75 97%的鈦白粉,2 20%的玻璃纖維和0 8%的稀土氧化物得到脫硝催化劑載體。中國專利CN10182648A、CN102847543A、CN102861566A、CN102935362A 以添加凹凸棒土或粉煤灰為基材或添加物制備了脫硝催化劑。不足之處在于:
凹凸棒土或粉煤灰要經(jīng)過復(fù)雜的前處理過程,工藝復(fù)雜。硅藻土由無定形的Si O2組成,并含有少量Fe203、CaO、MgO, Al2O3及有機(jī)雜質(zhì)。具有多孔性,較低的密度,較大的比表面積,孔體積大,吸水率是自身體積的2 4倍及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特性等特點(diǎn)。以上的特點(diǎn)使得硅藻土作為脫硝催化劑的基材成為可能。我國硅藻土儲量3.2億噸,遠(yuǎn)景儲量達(dá)20多億噸,至今并沒有以硅藻土為基材的蜂窩脫硝催化劑的研究和文獻(xiàn)報(bào)告。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用硅藻土替代大量鈦白粉來制備蜂窩式脫硝催化劑的方法,它用于解決現(xiàn)有催化劑成本高、我國硅藻土利用率低的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉的蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法,
本發(fā)明的技術(shù)方案:一種低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,按重量份計(jì)步驟如
下:
(1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于pH為2飛的酸液中攪拌處理l(Tl4h,陳化過夜,10(Tl2(TC干燥、研磨;
(2)漿料的混煉:取酸化硅藻土5(Γ70份、鈦白粉1(Γ30份,活性組分f 10份和成型助劑f 10份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水30(Γ400份以20(Tl000r/min的速度攪拌f3h,混合均勻,得到漿料,待用;
(3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉2 4遍,混煉溫度為2(T10(TC,真空度為0.085MPa;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為2 5Mpa ;
(4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在25 80°C干燥24 28h ;將干燥后的窩式脫硝催化劑胚體在20(T65(TC煅燒12 48h ;煅燒后降溫至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。所述酸液為H2SO4溶液、HNO3溶液、HCl溶液或CH3COOH溶液中的一種或多種的混合物。步驟(I)干燥研磨后的粒度為d卻彡30 μ m。其活性組分為氧化fL、氧化鶴、氧化鑰、氧化鐵、氧化銅、氧化猛、氧化鈷、氧化鉻、氧化鎳、氧化鋯、氧化鈮、氧化鉭、氧化銀、稀土氧化物或它們的鹽中的一種或幾種的混合物。

所述成型助劑為羥甲基纖維素鈉、木質(zhì)素、羥丙基甲基纖維素、硅溶膠、鋁溶膠、聚環(huán)氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、甘油、石蠟、棉漿、活性炭、乙醇胺、桐油、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維中的一種或幾種的混合物。步驟(4)所述煅燒過程如下:將干燥后的蜂窩式脫硝催化劑胚體置于馬弗爐中通過程序控制從室溫升溫煅燒,控制升溫速率l°c /min,至200°C時(shí),保溫6 8小時(shí),至650°C時(shí),保溫6 8小時(shí)。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明制備的蜂窩式脫硝催化劑成本低廉、處理方法簡單易行;催化劑具有良好的脫硝活性和抗磨損能力,有效的降低催化劑制造成本以及脫硝工程的費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn),適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于pH為6的酸液中攪拌處理14h,陳化過夜,IOO0C干燥、研磨為粒度為t/9(l彡30 μ m ;
(2)漿料的混煉:取酸化硅藻土50份、鈦白粉10份,活性組分氧化釩I份和成型助劑羥甲基纖維素鈉I份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水300份以200r/min的速度攪拌lh,混合均勻,得到漿料,待用;
(3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉2遍,混煉溫度為20°C,真空度為0.085MPa ;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為5Mpa;
(4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在25°C干燥24h;在馬弗爐中從室溫程序升溫,控制升溫速率I度/min,200度保溫6 8小時(shí),然后升溫速率I度/min,650度保溫61小時(shí)煅燒后降溫至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。實(shí)施例2
(1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于pH為4的酸液中攪拌處理10h,陳化過夜,IOO0C干燥、研磨為粒度為t/9(l彡30 μ m ;
(2)漿料的混煉:取酸化硅藻土70份、鈦白粉30份,活性組分氧化鎢5份、氧化銅5份,成型助劑聚丙烯酰胺3份、玻璃纖維7份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水300份以lOOOr/min的速度攪拌lh,混合均勻,得到漿料,待用;
(3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉4遍,混煉溫度為100°C,真空度為0.085MPa ;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為2Mpa ;
(4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在80°C干燥28h;在馬弗爐中從室溫程序升溫,控制升溫速率I度/min,200度保溫6 8小時(shí),然后升溫速率I度/min,650度保溫61小時(shí);煅燒后降溫至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。實(shí)施例3
(1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于PH為4的酸液中攪拌處理12h,陳化過夜,IlO0C干燥、研磨為粒度為t/9(l彡30 ii m ;
(2)漿料的混煉:取酸化硅藻土60份、鈦白粉20份,活性組分氧化錳5份和成型助劑聚環(huán)氧化乙烯5份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水350份以600r/min的速度攪拌2h,混合均勻,得到漿料,待用;
(3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉3遍,混煉溫度為60°C,真空度為0.085MPa ;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為4Mpa;
(4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在55°C干燥26h;在25 80度干燥240小時(shí),然后在馬弗爐中從室溫程序升溫,控制升溫速率I度/min,200度保溫6 8小時(shí),然后升溫速率I度/min,650度保溫6 8小時(shí);煅燒后降溫至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。實(shí)施例4
(1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于PH為3的酸液中攪拌處理llh,陳化過夜,115°C干燥、研磨為粒度為t/9(l彡30 ii m ;
(2)漿料的混煉:取酸化硅藻土57份、鈦白粉19份,活性組分氧化鈮3份、氧化鉻5份和成型助劑乙醇胺I份、陶瓷纖維3份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水370份以400r/min的速度攪拌1.5h,混合均勻,得到漿料,待用;
(3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉2遍,混煉溫度為100°C,真空度為0.085MPa ;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為4.5Mpa ;
(4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在55°C干燥25h;在馬弗爐中從室溫程序升溫,控制升溫速率I度/min,200度保溫6 8小時(shí),然后升溫速率I度/min,650度保溫61小時(shí);煅燒后降溫 至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。應(yīng)用實(shí)施例
將實(shí)施例1-4制備得到的產(chǎn)品切割成3 X 3模擬煙氣進(jìn)行脫硝試驗(yàn),進(jìn)氣口 N0X200ppm,SO2IOOppm,水蒸氣10%,控制氨氮摩爾比為1:1,O2濃度為5%,N2為平衡器,空速控制在5000^6000^1,催化劑在30(T420°C范圍內(nèi),具有85%以上的脫硝效率。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思的基本說明,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)做出各種修改,因此依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何改變,均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是按重量份計(jì)步驟如下: (1)硅藻土酸化處理:取硅藻土浸潰于pH為2飛的酸液中攪拌處理l(Tl4h,陳化過夜,10(Tl2(TC干燥、研磨; (2)漿料的混煉:取酸化硅藻土5(T70份、鈦白粉1(T30份,活性組分f 10份和成型助劑f 10份,加入到捏合機(jī)中,再加入去離子水30(T400份以20(Tl000r/min的速度攪拌f3h,混合均勻,得到漿料,待用; (3)擠出成型:取步驟(2)制備得到的漿料在真空練泥機(jī)中混煉2 4遍,混煉溫度為2(T10(TC,真空度為0.085MPa;混煉得到的混合物置入液壓擠出機(jī)中,擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體,擠出壓力為2 5Mpa ; (4)干燥和煅燒:取步驟(3)得到的蜂窩式脫硝催化劑胚體在25 80°C干燥24 288h;將干燥后的窩式脫硝催化劑胚體在20(T65(TC煅燒12 48h ;煅燒后降溫至室溫,切割即得產(chǎn)品低成本蜂窩式脫硝催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是:所述酸液為H2SO4溶液、HNO3溶液、HCl溶液或CH3COOH溶液中的一種或多種的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是:步驟(I)干燥研磨后的粒度為Cl90 30 u mo
4.如權(quán)利要求1所述低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是:其活性組分為氧化fL、氧化鶴、氧化鑰、氧化鐵、氧化銅、氧化猛、氧化鈷、氧化鉻、氧化鎳、氧化錯(cuò)、氧化銀、氧化鉭、氧化銀、稀土氧化物或它們的鹽中的一種或幾種的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是:所述成型助劑為羥甲基纖維素鈉、木質(zhì)素、羥丙基甲基纖維素、硅溶膠、鋁溶膠、聚環(huán)氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、甘油、石蠟、棉漿、活性炭、乙醇胺、桐油、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維中的一種或幾種的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述低成本蜂窩式脫硝催化劑的制備方法,其特征是:步驟(4)所述煅燒過程如下:將干燥后的蜂窩式脫硝催化劑胚體置于馬弗爐中通過程序控制從室溫升溫煅燒,控制升溫速率1°C /min,至200°C時(shí),保溫6 8小時(shí),至650°C時(shí),保溫6 8小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成本低廉的催化劑,特別是涉及一種成本低廉的蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法。其采用酸化方法對硅藻土進(jìn)行預(yù)處理,然后按照一定比例將酸化處理的硅藻土,鈦白粉,活性物質(zhì)和成型助劑、去離子水進(jìn)行充分混煉、成為要求的漿料;按照要求進(jìn)行擠出成型、干燥和煅燒處理,切割,最終形成產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有脫硝催化劑相比,成本低廉、處理方法簡單易行、催化劑具有良好的脫硝活性和抗磨損能力、有效的降低催化劑制造成本以及脫硝工程的費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn),適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
文檔編號B01J23/26GK103191718SQ201310142039
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者張濤, 肖雨亭, 汪德志, 吳剛 申請人:江蘇龍?jiān)创呋瘎┯邢薰?br>
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