本發(fā)明涉及電力催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國火電行業(yè)的裝機(jī)容量、發(fā)電量與煤耗量均呈不斷增長的趨勢，由此產(chǎn)生的氮氧化物對環(huán)境的危害日趨嚴(yán)重。根據(jù)催化劑載體的不同，目前市場上應(yīng)用于固定源尾氣脫硝的催化劑主要是蜂窩式催化劑。該催化劑具有較低的壓降、耐磨損性能以及優(yōu)良的脫硝活性而得到越來越廣泛的應(yīng)用，但現(xiàn)有的蜂窩式催化劑存在一些缺點(diǎn)，其最佳工作溫度一般在300～450℃，而在實(shí)際工況中，煙氣溫度難以達(dá)到這個(gè)溫度區(qū)間；另一方面為了達(dá)到較好的脫硝效果和抗硫抗水性能，蜂窩式脫硝催化劑一般具有較高的孔密度，但是實(shí)際煙氣中含有的大量水、二氧化硫和粉塵很容易使催化劑發(fā)生堵塞。因此，仍然存在催化劑強(qiáng)度低、易粉化、使用壽命短、催化效率低、催化劑用量大、成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑及其制備方法，該脫硝催化劑耐壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度高，孔隙率適中，不易粉化開裂，催化效率高，用量大大減少，使用壽命長，制備工藝簡單可控，節(jié)約能耗。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑，包括如下重量份的原料：二氧化鈦80～100份、二氧化硅20～35份、三氧化鎢8～16份、五氧化二釩3～8份、膨脹珍珠巖1～6份、凹凸棒土2～7份、中空玻璃微珠1～3份、聚酯纖維1～3份。

優(yōu)選地，所述脫硝催化劑包括如下重量份的原料：二氧化鈦92份、二氧化硅26份、三氧化鎢10份、五氧化二釩4份、膨脹珍珠巖3份、凹凸棒土5份、中空玻璃微珠2份、聚酯纖維3份。

優(yōu)選地，所述二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，粒徑范圍為90～110nm。

優(yōu)選地，所述膨脹珍珠巖選取的標(biāo)準(zhǔn)為膨脹系數(shù)10～20倍，導(dǎo)熱系數(shù)0.045～0.052w/(m·k)。

上述高強(qiáng)度的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑基材的制備：按照重量份稱取二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩，30～40℃混合攪拌均勻后，送入帶有齒輪的壓延機(jī)，通過兩個(gè)齒輪咬合壓延得到基材板，再通入液壓機(jī)壓縮得到催化劑基材；

(2)混合液浸泡、吸附：稱取膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合攪拌均勻，使用去離子水浸泡30～40min后，超聲波清洗3～5min，減壓過濾；濾餅中加入無水乙醇，得到混合液；混合液中放入催化劑基材，升溫至60～80℃，接入電動攪拌器以40～60r/min攪拌1～2小時(shí)后，取出催化劑基材，完成混合液的吸附；

(3)干燥煅燒：將吸附后的催化劑基材放置在無菌干燥機(jī)中，以15～20℃/min恒速升溫至140～160℃，干燥2～3小時(shí)后取出；放入460～480℃的高溫窯爐內(nèi)煅燒20～24小時(shí)，自然冷區(qū)至室溫，得到該脫硝催化劑。

優(yōu)選地，所述步驟(1)壓延機(jī)的壓延溫度為18～25℃，壓延速率為60～80m/min，輥筒的長徑比為1.6～2.2。

優(yōu)選地，所述步驟(1)液壓機(jī)選用萬能液壓機(jī)，工作壓強(qiáng)為15～20mpa。

優(yōu)選地，所述步驟(2)無水乙醇的用量以膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合物質(zhì)量的5～10倍為宜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明的脫硝催化劑耐壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度高，孔隙率適中，不易粉化開裂，催化效率高，用量大大減少，使用壽命長；制備工藝包括催化劑基材的制備、混合液浸泡吸附、干燥煅燒等步驟，工藝簡單可控，節(jié)約能耗。

(2)本發(fā)明的脫硝催化劑，以耐腐蝕性、機(jī)械性能優(yōu)良的多個(gè)金屬或非金屬氧化物二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩為基板基體，配合質(zhì)輕、多孔、耐高溫的膨脹珍珠巖、中空玻璃微珠，粘結(jié)性能優(yōu)良、疏松多孔的凹凸棒土，牢固耐用、回彈耐壓的聚酯纖維，不僅明顯增加了催化劑的孔隙度，增加了催化劑的比表面積，還降低了成型難度，從而顯著提高催化脫硝效率，降低了用量和成本。

(3)本發(fā)明的脫硝催化劑的制備方法，通過高壓壓延、液壓形成催化劑基材，基材機(jī)械、力學(xué)性能穩(wěn)定，混合液的浸泡能夠使微小顆粒被基材的孔隙吸附，明顯增加了孔隙率，煅燒后具有良好的成型效果，使得催化劑更加適合火電行業(yè)的高溫脫硝設(shè)備。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑，包括如下重量的原料：二氧化鈦92g、二氧化硅26g、三氧化鎢10g、五氧化二釩4g、膨脹珍珠巖3g、凹凸棒土5g、中空玻璃微珠2g、聚酯纖維3g。其中，二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，粒徑范圍為90～110nm；膨脹珍珠巖選取的標(biāo)準(zhǔn)為膨脹系數(shù)10～20倍，導(dǎo)熱系數(shù)0.045～0.052w/(m·k)。

上述高強(qiáng)度的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑基材的制備：按照重量稱取二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩，35℃混合攪拌均勻后，送入帶有齒輪的壓延機(jī)，通過兩個(gè)齒輪咬合壓延得到基材板，再通入液壓機(jī)壓縮得到催化劑基材；其中，壓延機(jī)的壓延溫度為20℃，壓延速率為60～80m/min，輥筒的長徑比為1.6～2.2，液壓機(jī)選用萬能液壓機(jī)，工作壓強(qiáng)為15～20mpa。

(2)混合液浸泡、吸附：稱取膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合攪拌均勻，使用去離子水浸泡36min后，超聲波清洗3min，減壓過濾；濾餅中加入無水乙醇，得到混合液；混合液中放入催化劑基材，升溫至68℃，接入電動攪拌器以40～60r/min攪拌1～2小時(shí)后，取出催化劑基材，完成混合液的吸附。無水乙醇的用量為膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合物質(zhì)量的6倍。

(3)干燥煅燒：將吸附后的催化劑基材放置在無菌干燥機(jī)中，以16℃/min恒速升溫至160℃，干燥2.5小時(shí)后取出；放入460℃的高溫窯爐內(nèi)煅燒22小時(shí)，自然冷區(qū)至室溫，得到該脫硝催化劑。

實(shí)施例2

一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑，包括如下重量的原料：二氧化鈦88g、二氧化硅27g、三氧化鎢12g、五氧化二釩5g、膨脹珍珠巖2g、凹凸棒土4g、中空玻璃微珠2g、聚酯纖維3g。其中，二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，粒徑范圍為90～110nm；膨脹珍珠巖選取的標(biāo)準(zhǔn)為膨脹系數(shù)10～20倍，導(dǎo)熱系數(shù)0.045～0.052w/(m·k)。

上述高強(qiáng)度的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑基材的制備：按照重量稱取二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩，40℃混合攪拌均勻后，送入帶有齒輪的壓延機(jī)，通過兩個(gè)齒輪咬合壓延得到基材板，再通入液壓機(jī)壓縮得到催化劑基材；其中，壓延機(jī)的壓延溫度為22℃，壓延速率為60～80m/min，輥筒的長徑比為1.6～2.2，液壓機(jī)選用萬能液壓機(jī)，工作壓強(qiáng)為15～20mpa。

(2)混合液浸泡、吸附：稱取膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合攪拌均勻，使用去離子水浸泡32min后，超聲波清洗4min，減壓過濾；濾餅中加入無水乙醇，得到混合液；混合液中放入催化劑基材，升溫至60～80℃，接入電動攪拌器以40～60r/min攪拌1～2小時(shí)后，取出催化劑基材，完成混合液的吸附。無水乙醇的用量為膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合物質(zhì)量的8倍。

(3)干燥煅燒：將吸附后的催化劑基材放置在無菌干燥機(jī)中，以17℃/min恒速升溫至147℃，干燥2.8小時(shí)后取出；放入466℃的高溫窯爐內(nèi)煅燒23小時(shí)，自然冷區(qū)至室溫，得到該脫硝催化劑。

實(shí)施例3

一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑，包括如下重量的原料：二氧化鈦83g、二氧化硅30g、三氧化鎢15g、五氧化二釩6g、膨脹珍珠巖5g、凹凸棒土3g、中空玻璃微珠2g、聚酯纖維1g。其中，二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，粒徑范圍為90～110nm；膨脹珍珠巖選取的標(biāo)準(zhǔn)為膨脹系數(shù)10～20倍，導(dǎo)熱系數(shù)0.045～0.052w/(m·k)。

上述高強(qiáng)度的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑基材的制備：按照重量稱取二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩，30～40℃混合攪拌均勻后，送入帶有齒輪的壓延機(jī)，通過兩個(gè)齒輪咬合壓延得到基材板，再通入液壓機(jī)壓縮得到催化劑基材；其中，壓延機(jī)的壓延溫度為25℃，壓延速率為60～80m/min，輥筒的長徑比為1.6～2.2，液壓機(jī)選用萬能液壓機(jī)，工作壓強(qiáng)為15～20mpa。

(2)混合液浸泡、吸附：稱取膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合攪拌均勻，使用去離子水浸泡40min后，超聲波清洗5min，減壓過濾；濾餅中加入無水乙醇，得到混合液；混合液中放入催化劑基材，升溫至80℃，接入電動攪拌器以40～60r/min攪拌1～2小時(shí)后，取出催化劑基材，完成混合液的吸附。無水乙醇的用量為膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合物質(zhì)量的5倍。

(3)干燥煅燒：將吸附后的催化劑基材放置在無菌干燥機(jī)中，以20℃/min恒速升溫至160℃，干燥2小時(shí)后取出；放入472℃的高溫窯爐內(nèi)煅燒21小時(shí)，自然冷區(qū)至室溫，得到該脫硝催化劑。

實(shí)施例4

一種高強(qiáng)度的脫硝催化劑，包括如下重量的原料：二氧化鈦100g、二氧化硅35g、三氧化鎢16g、五氧化二釩3g、膨脹珍珠巖6g、凹凸棒土7g、中空玻璃微珠2g、聚酯纖維3g。其中，二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，粒徑范圍為90～110nm；膨脹珍珠巖選取的標(biāo)準(zhǔn)為膨脹系數(shù)10～20倍，導(dǎo)熱系數(shù)0.045～0.052w/(m·k)。

上述高強(qiáng)度的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑基材的制備：按照重量稱取二氧化鈦、二氧化硅、三氧化鎢、五氧化二釩，30～40℃混合攪拌均勻后，送入帶有齒輪的壓延機(jī)，通過兩個(gè)齒輪咬合壓延得到基材板，再通入液壓機(jī)壓縮得到催化劑基材；其中，壓延機(jī)的壓延溫度為25℃，壓延速率為60～80m/min，輥筒的長徑比為1.6～2.2，液壓機(jī)選用萬能液壓機(jī)，工作壓強(qiáng)為15～20mpa。

(2)混合液浸泡、吸附：稱取膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合攪拌均勻，使用去離子水浸泡40min后，超聲波清洗3min，減壓過濾；濾餅中加入無水乙醇，得到混合液；混合液中放入催化劑基材，升溫至80℃，接入電動攪拌器以40～60r/min攪拌1～2小時(shí)后，取出催化劑基材，完成混合液的吸附。無水乙醇的用量為膨脹珍珠巖、凹凸棒土、中空玻璃微珠、聚酯纖維混合物質(zhì)量的10倍。

(3)干燥煅燒：將吸附后的催化劑基材放置在無菌干燥機(jī)中，以18℃/min恒速升溫至146℃，干燥2～3小時(shí)后取出；放入480℃的高溫窯爐內(nèi)煅燒20小時(shí)，自然冷區(qū)至室溫，得到該脫硝催化劑。

實(shí)施例5

性能測試：對實(shí)施例1-4的脫硝催化劑進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、孔隙率、磨耗率的測試，具體結(jié)果見下表。

表1、脫硝催化劑性能測試結(jié)果

由上表可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的脫硝催化劑具有優(yōu)良的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、孔隙率和較低的磨耗率，延長了使用壽命，擴(kuò)大了適用范圍。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。