高比表面積蜂窩式脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及脫硝催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物（NOy)是燃燒過程中產(chǎn)生的危害很大很難處理的污染物之一，國家對NOy 排放標(biāo)準(zhǔn)提高到《100mg/Nm3。對于燃煤發(fā)電的污染物排放問題，我國出臺了環(huán)保法規(guī)，并 對N化的排放開始征收排污費(fèi)。脫除氮氧化物最高效又最經(jīng)濟(jì)的方法就是選擇性催化還原 技術(shù)，在脫硝催化劑存在的條件下，N&和NO反應(yīng)生成N 2和H20。脫硝催化劑是W饑為活性 成分，W二氧化鐵為基材制成，來分解火電廠排放的氮氧化物。SCR催化劑安裝于反應(yīng)器中， 煙氣通過肉眼可見的催化劑孔道，在催化劑表面與氨氣發(fā)生反應(yīng)使煙氣凈化，同時(shí)催化劑 的孔內(nèi)具有活性位，運(yùn)些活性位在化合物結(jié)構(gòu)中是酸性基團(tuán)，煙氣中的NO和氨氣的反應(yīng)在 此發(fā)生。脫硝催化劑的重要性能包括：脫硝率、抗壓強(qiáng)度、磨損率、幾何比表面積、SO2/SO3轉(zhuǎn) 化率、微孔比表面積等。其中比表面積，是催化劑暴露在煙氣中的面積，比表面積對催化劑 活性影響很大，催化劑的比表面積越高，煙氣和催化劑的接觸面積則越大，活性越好，脫硝 率相對越高。但普通用于除去氮氧化物的催化劑雖然在一定程度上除去了部分氮氧化物， 但存在催化效率低、催化劑用量大、成本高等不足。原設(shè)計(jì)的催化劑用量已經(jīng)達(dá)不到脫硝標(biāo) 準(zhǔn)，在無法增加催化劑用量的情況下只能增加催化劑的活性，故為了跟上市場需求，發(fā)明一 種高比表面積蜂窩式脫硝催化劑，在催化劑用量相同、運(yùn)行條件相同時(shí)，高比表面積蜂窩式 脫硝催化劑相對活性高，脫硝效率高，可大大降低N化排放量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明首先要解決的技術(shù)問題是提供一種高比表面積蜂窩式脫硝催化劑，其活性 高、脫硝效率高，比表面積大，經(jīng)濟(jì)型好。
[0004] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高比表面積蜂窩式脫硝催化劑，包括 W下組分：鐵鶴娃粉70-75%、饑0. 2-0. 4%、木棉3-5%、玻璃纖維5. 5-5. 7%、氨水6-7%、去離 子水10-11%、膠水0. 4-0. 6% ;所述催化劑按原料比例配備后，用混煉機(jī)混煉為泥料，將泥料 通過模具整體擠壓成型制成。 陽0化]在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本發(fā)明還可W采用或者組合采用W下進(jìn)一步的技術(shù) 方案： 所述鐵鶴娃粉W鐵白粉為主要原料，其中加入包括=氧化鶴在內(nèi)的穩(wěn)定劑。
[0006] 所述鐵白粉比表面積可達(dá)120m7g。 W07] 所述脫硝催化劑的孔數(shù)為30 X 30mm，外形尺寸為156 X 156 X 1050mm，孔徑為 4. 933mm，內(nèi)壁厚為0. 7mm，外壁厚1. 35mm，幾何比表面積為677m7m3。
[0008] 本發(fā)明的脫硝催化劑比普通15孔脫硝催化劑比表面積高50%，每個(gè)立方蜂窩式脫 硝催化劑和煙氣的接觸面積比普通15孔蜂窩式脫硝催化劑多333m 2,催化劑的活性高，脫硝 效率高，二氧化硫氧化率低，氨氣逃逸率低；此外，本發(fā)明的脫硝催化劑還具有抗中毒、抗磨 損能力強(qiáng)，體積小，比表面大，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢。
[0009] 本發(fā)明還提供一種上述高比表面積蜂窩式脫硝催化劑的制備方法，包括W下步 驟： 1) 泥料混煉：將鐵鶴娃粉加入混煉機(jī)中，加入去離子水和氨水進(jìn)行混煉； 2) 混合入膠：加入玻璃纖維、木棉和饑溶液充分混合均勻，調(diào)節(jié)PH值，當(dāng)PH值滿足一 定條件時(shí)，加入膠水進(jìn)行攬拌，檢測泥料的水分和PH值，當(dāng)水分和PH值達(dá)到一定條件時(shí)停 止混煉； 3) 卸料預(yù)擠：混煉結(jié)束后，將泥料從料倉中卸出進(jìn)行預(yù)擠出，預(yù)擠出工序是通過預(yù)擠出 機(jī)，將混煉后的泥料進(jìn)行抽真空并擠出切割為小方框，易于擠出工序的投料操作； 4) 擠出烘干：通過擠出成型機(jī)將泥料成型為多孔蜂窩狀催化劑濕胚，密封包裝后放入 烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干直至水分損失達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)； 5 )般燒切割：將烘干后的催化劑濕胚進(jìn)行般燒，使其硬化W及催化劑內(nèi)各個(gè)成分凝結(jié)， 般燒后的催化劑用切割機(jī)切割為設(shè)計(jì)長度； 6)組裝成型：將切割后的催化劑單體組裝在模框中，將催化劑模框用塑料薄膜和纏繞 膜進(jìn)行包裝，防止受潮。
[0010] 在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本發(fā)明還可W采用或者組合采用W下進(jìn)一步的技術(shù) 方案： 所述步驟1)中的泥料混煉具體包括：將鐵鶴娃粉加入混煉機(jī)中，加入10%去離子水和 部分氨水，開啟混煉機(jī)使混煉機(jī)內(nèi)獎(jiǎng)葉低速旋轉(zhuǎn)lOmin，提高獎(jiǎng)葉旋轉(zhuǎn)速度并且關(guān)閉排氣 n，使混煉機(jī)內(nèi)泥料溫度達(dá)到95°C，并在此溫度下攬拌40min。
[0011] 所述步驟2)具體是指：泥料混煉到一定程度后加入玻璃纖維、造孔材料木棉和活 性成分饑溶液，混煉機(jī)獎(jiǎng)葉高速旋轉(zhuǎn)使所有成分在混煉機(jī)中充分混合均勻，獎(jiǎng)葉轉(zhuǎn)速達(dá)到 750rpm，使木棉與鐵白粉均勻融合，攬拌15min后檢測泥料PH值，泥料PH值> 7. 7時(shí)分兩 步加入膠水，繼續(xù)攬拌lOmin后檢測泥料的水分、PH值，當(dāng)泥料水分為27%-29%之間，且PH 值> 7. 7后混煉結(jié)束。
[0012] 所述步驟4)的擠出工序是指通過高壓成型機(jī)將泥料成型為所需形狀，用自動(dòng)夾具 將成型濕胚泥料轉(zhuǎn)運(yùn)至提前準(zhǔn)備好的貼有海綿的紙板上，然后密封包裝后放入干燥車，將 干燥車推進(jìn)烘箱進(jìn)行烘干；烘干工序是利用蒸汽加熱將催化劑濕胚的水分烘干，每個(gè)烘箱 設(shè)有溫濕度傳感器，在線檢測烘箱內(nèi)部的溫濕度，溫度按照從常溫到60度的升溫曲線，烘 干時(shí)間為10天，烘干結(jié)束后檢測催化劑的減重率，當(dāng)水分損失達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行般燒。
[0013] 所述步驟5 )的般燒工序是一個(gè)將催化劑濕胚硬化、將催化劑內(nèi)各個(gè)成分凝結(jié)的一 個(gè)過程，般燒溫度為600°C，同樣設(shè)有般燒溫度曲線，分為升溫段、高溫段、降溫段=部分，般 燒時(shí)間為30h ;切割工序是將催化劑用帶銀條切割機(jī)切割為設(shè)計(jì)的長度1000mm，在切割機(jī) 銀條處安裝吸風(fēng)口，將切割產(chǎn)生的灰塵吸收到除塵器中。
[0014] 所述步驟6)的組裝工序是將催化劑單體組裝與?？蛑?，在燃煤鍋爐反應(yīng)器中單體 催化劑是無法安裝的，必須組裝在?？蛑邪惭b于反應(yīng)器中，?？虿捎锰间摬馁|(zhì)，72條催化劑 單體組裝為一個(gè)模塊，催化劑單體之間采用耐高溫陶瓷纖維棉隔開，W免單體之間發(fā)生碰 撞破碎，?？蛏喜坎捎貌徽T鋼絲網(wǎng)遮蓋。
[0015] 通過本發(fā)明的方法制備的高比表面積蜂窩式脫硝催化劑具有W下優(yōu)點(diǎn)：催化劑通 體具有活性，磨損不降低活性；可根據(jù)實(shí)際煙氣條件進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，針對性強(qiáng)，適應(yīng)性廣； 高溫般燒工藝制成，抗鍋爐瞬時(shí)高溫能力優(yōu)越；煙氣入口端催化劑用固化劑浸泡提高端面 強(qiáng)度，抗磨損能力強(qiáng)，機(jī)械壽命長；超細(xì)Ti〇2為基材，活性穩(wěn)定；特殊配方設(shè)計(jì)，抗中毒能力 優(yōu)異；使用范圍寬廣，可靠性高。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1，高比表面積蜂窩式脫硝催化劑。
[0017] 高比表面積蜂窩式脫硝催化劑，其原材料及配比如表1 :_ 表1 :
主要原材料鐵白粉的選擇對催化劑的比表面積起到至關(guān)重要的作用，高比表面積蜂 窩式脫硝催化劑選擇穩(wěn)定性好且比表面積高的原材料鐵白粉，使成品催化劑的比表面積增 大，我們選擇的鐵白粉的比表面積可達(dá)到120m7g ;鐵白粉中添加催化劑所需要的穩(wěn)定材料 W〇3,減少在生產(chǎn)過程的部分配料工序。同時(shí)在混煉過程中添加微量木棉，增大催化劑微孔 的孔徑和孔體積，從而提高成品催化劑的比表面積，木棉的添加量可控制在3%-5%之間。
[0018] 本發(fā)明高比表面積蜂窩式脫硝催化劑用于脫除煙氣中的NOy，蜂窩式脫硝催化劑 安裝在省煤器和預(yù)熱器之間的反應(yīng)器中，煙氣溫度在300-400°C，煙氣通過蜂窩式催化劑孔 道，氨氣和空氣混合均勻后同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器中，煙氣中的NOy在催化劑表面與氨氣進(jìn)行反 應(yīng)，把N化轉(zhuǎn)化為空氣中天然含有的氮?dú)猓∟2)和水化2〇)。SCR蜂窩式催化劑是由活性金屬 和具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷體組成，催化劑的孔內(nèi)具有活性位，運(yùn)些活性位在化合物結(jié)構(gòu)中是 酸性基團(tuán)，還原反應(yīng)在此發(fā)生。N&通過氣相擴(kuò)散到催化劑表面，NH3由外表面向催化劑孔內(nèi) 擴(kuò)散，畑3吸附在活性中屯、上，NH 3與NO X反應(yīng)生成N 2和H 2〇,反應(yīng)生成物在催化劑表面脫附， 成和H 2〇通過微孔擴(kuò)散到催化劑表面，的和H 2〇擴(kuò)散到氣相主體，使煙氣中的N〇x濃度達(dá)到 排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0019] 實(shí)施例2,高比表面積蜂窩式脫硝催化劑的制備方法。
[0020] 本實(shí)施例的方法主要用于制備實(shí)施例1的催化劑，選擇好原材料后按照比例配備 原料，首先將鐵鶴娃粉加入到混煉機(jī)中，加入10%去離子水和部分氨水，開啟混煉機(jī)使混煉 機(jī)內(nèi)獎(jiǎng)葉低速旋轉(zhuǎn)lOmin，提高獎(jiǎng)葉旋轉(zhuǎn)速度并且關(guān)閉排氣口，使混煉機(jī)內(nèi)泥料溫度達(dá)到 95°C，并在此溫度下攬拌40min。泥料混煉到一定程度后加入玻璃纖維、造孔材料木棉和活 性成分饑溶液，混煉機(jī)獎(jiǎng)葉高速旋轉(zhuǎn)