專利名稱：一種蜂窩狀scr煙氣脫硝催化劑胚體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢氣處理技術領域，具體涉及ー種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體及其制備方法。
背景技術：
隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)的頒布，氮氧化物的排放標準更趨嚴格。選擇性催化還原(SCR)具有高效的脫硝效率，能很好的控制火電廠氮氧化物的排放，是目前最高效的控制氮氧化物的方法，也將逐漸成為煙氣脫硝的主流技木。催化劑是SCR技術的核心，由于SCRエ藝大多布置在省煤器和空預器之間的高灰段,催化劑處于高粉塵的煙氣中，若采用顆粒狀的催化劑會造成床層的堵塞，阻力増大，使得壓降增加，反應不能長期連續(xù)穩(wěn)定運行，因此商業(yè)催化劑通常采用整體式催化劑，如蜂窩狀催化劑，其蜂窩陶瓷開孔率大，表面積大，催化劑體積小，有助于粉塵的順利通過，具有不易堵塞、耐磨損、裝卸方便等優(yōu)點。蜂窩陶瓷催化劑胚體對蜂窩陶瓷催化劑的活性有決定作用，因而蜂窩陶瓷催化劑胚體及其制備是蜂窩陶瓷催化劑的關鍵之一。但現有煙氣脫硝用的蜂窩陶瓷催化劑胚體存在組分混合不均勻，強度低等缺點，其制備過程中擠出成型時不易脫模、成品率不高。因此，開發(fā)ー種低成本、高性能的蜂窩陶瓷催化劑胚體具有良好的應用前景。授權公告號為CN101074161B的中國專利公開了ー種鈦酸鋁-莫來石蜂窩陶瓷及其制備方法，先將鈦酸鋁與莫來石按照性能要求進行復合形成復相材料，再添加配置的復合塑化改性劑和自行設計的模具，經混合拌料、練泥、擠出后得到胚體，再進行干燥、焙燒之后得到蜂窩狀的結構體，該制備方法操作較復雜，適用范圍窄，得到的蜂窩狀結構體還不能滿足目前煙氣脫硝領域所需催化劑的性能要求。授權公告號為CN101502796B的中國專利公開了整體式蜂窩選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑及制備方法，催化劑以納米ニ氧化鈦為載體和骨架，脫硝活性組分均勻分布在骨架中，并加入適當比例的結合劑，其重量百分比為納米ニ氧化鈦60 85%，活性組分4 25%，結合劑為5 20%，該催化劑適用于大型電站鍋爐尾氣的治理，但脫硝效率較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，塑性優(yōu)，粘結性強，機械強度聞?！N蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其原料的質量百分比組成為鈦白粉40% 60%
白粘土1% 10%
偏釩酸銨0.1% 1%
偏鎢酸銨I % 8%
草酸鈮0.1% 3%
乳酸水溶液0.5% 3%
草酸水溶液1% 5% 去離子水25% 35%
陶瓷纖維1% 10%
絨毛漿0.1% 3%
硬脂酸0.1% 1%
羥丙基甲基纖維素 0.1% 1%
甘油1% 5%。所述的草酸水溶液的質量百分比濃度為40 60% ;所述的乳酸水溶液的質量百分比濃度為50 60%。所述的陶瓷纖維、絨毛漿均為市售成品，陶瓷纖維是一種纖維狀輕質耐火材料，可選用浙江德清藍雅晶體纖維有限公司生產的F-1260型陶瓷纖維；所述的絨毛漿是經過漂白，抽出有機溶劑等操作后的木漿、草漿，可選用來自湖北大冶市鑫文纖維材料加工廠的絨毛漿，其寬度為20 25 μ m,長度為O. 5 1mm。本發(fā)明還提供了一種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，包括以下步驟(I)按以下質量百分比備料鈦白粉40% 60%
白粘土1% 10%
偏釩酸銨0.1% 1%
偏鎢酸銨I % 8%
草酸鈮0.1% 3%
乳酸水溶液0.5% 3%
草酸水溶液1% 5%
去離子水25% 35%
陶瓷纖維1% 10%
絨毛漿0.1% 3%
硬脂酸0.1% 1%
羥丙基甲基纖維素 0.1% 1%
甘油1% 5%;所述的草酸水溶液的質量百分比濃度為40 60% ;所述的乳酸水溶液的質量百分比濃度為50 60%。(2)將偏釩酸銨、偏鎢酸銨、草酸鈮與草酸水溶液混合，得到混合溶液；(3)將鈦白粉、白粘土、乳酸水溶液、硬脂酸、去離子水、步驟(2)中得到的混合溶液進行一次混煉，一次混煉結束再加入陶瓷纖維、絨毛漿、羥丙基甲基纖維素、甘油、去離子水進行二次混煉得到泥胚；(3)依次對泥胚進行陳腐處理、過濾除雜、擠出成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體。所述的一次混煉、二次混煉的溫度均為75°C 85°C，一次混煉的時間為30 60min，二次混煉的時間為10 20min，使各組分分散均勻，有利于后序的擠出成型。所述的陳腐的溫度為15°C 25°C，陳腐的時間為6 12h，使各組分分散均勻，以提高胚體的塑性，有利于后序的擠出成型。所述的過濾除雜中采用的濾網目數為14 20目。所述的擠出成型采用的是真空擠出機，所述的真空擠出機的負壓為-O. 085MPa -O. 095MPa。在本發(fā)明蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備過程中，為獲得良好的擠出成型效果，利于催化劑胚體的成型脫模，根據需要可在進行擠出成型前對泥胚進行預擠出處理。本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點本發(fā)明催化劑胚體具有良好的塑性，強粘結性，高機械強度；本發(fā)明催化劑胚體制備方法操作簡便、成本低，制備得到的催化劑胚體中各組分分散均勻，擠出過程容易成型脫模，成品率高；由本發(fā)明催化劑胚體制得的催化劑脫硝效率高


圖I為本發(fā)明蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體制備的エ藝流程簡圖。
具體實施例方式實施例I蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備 將偏釩酸銨10g、偏鎢酸銨20g、草酸鈮25g與20ml質量百分比濃度為60%的草酸水溶液在50°C溫度下攪拌、混合，得到混合溶液；將鈦白粉412g、白粘土 80g、質量百分比濃度為50%的乳酸水溶液10ml、硬脂酸3g、去離子水275ml、上述混合溶液放入混合機中在80°C下進行一次混煉，混煉42min后再加入陶瓷纖維80g(F-1260型陶瓷纖維，浙江德清藍雅晶體纖維有限公司)、絨毛漿3g(湖北大冶市鑫文纖維材料加工廠)、羥丙基甲基纖維素2g、甘油20ml、去離子水40ml進行二次混煉，混煉15min后獲得泥胚；將泥胚用塑料膜包住，放在陰涼潮濕處(溫度為23°C左右)進行陳腐處理，陳腐時間 12h ；將陳腐后的胚體放入濾網目數為16目的過濾機中過濾去除雜質，再放入預擠出機中擠出成塊狀胚體；將塊狀胚體放入真空擠出機中，擠出成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其中真空室負壓保持為-0. 085MPa -0. 095MPa。實施例2蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備將偏釩酸銨2g、偏鎢酸銨40g、草酸鈮5g與35ml質量百分比濃度為60%的草酸水溶液在50°C溫度下攪拌、混合，得到混合溶液；將鈦白粉590g、白粘土 llg、質量百分比濃度為50%的乳酸水溶液15ml、硬脂酸Sg、去離子水210ml、混合溶液放入混合機中在80°C下進行一次混煉，混煉60min后再加入陶瓷纖維30g、絨毛漿20g、羥丙基甲基纖維素10g、甘油25ml、去離子水50ml進行二次混煉，混煉IOmin后獲得泥胚；將泥胚用塑料膜包住，放在陰涼潮濕處(溫度為15°C左右)進行陳腐處理，陳腐時間6h ；將陳腐后的胚體放入濾網目數為20目的過濾機中過濾去除雜質，再放入預擠出機中擠出成塊狀胚體；將塊狀胚體放入真空擠出機中，擠出成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其中真空室負壓保持為-0. 085MPa -0. 095MPa。實施例3蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備將偏釩酸銨5g、偏鎢酸銨20g、草酸鈮3g與30ml質量百分比濃度為60%的草酸水溶液在50°C溫度下攪拌、混合，得到混合溶液；將鈦白粉525g、白粘土 30g、質量百分比濃度為50%的乳酸水溶液12ml、硬脂酸10g、去離子水230ml、混合溶液放入混合機中在80°C下進行一次混煉，混煉55min后再加入陶瓷纖維50g、絨毛漿10g、羥丙基甲基纖維素5g、甘油20ml、去離子水50ml進行二次混煉，混煉15min后獲得泥胚；將泥胚用塑料膜包住，放在陰涼潮濕處(溫度為20°C左右)進行陳腐處理，陳腐時間為8h ；
將陳腐后的胚體放入濾網目數為18目的過濾機中過濾去除雜質，再放入預擠出機中擠出成塊狀胚體；將塊狀胚體放入真空擠出機中，擠出成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其中真空室負壓保持為-0. 085MPa -0. 095MPa。實施例4蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備將偏釩酸銨8g、偏鎢酸銨15g、草酸鈮15g與50ml質量百分比濃度為60%的草酸水溶液在50°C溫度下 攪拌、混合，得到混合溶液；將鈦白粉455g、白粘土 60g、質量百分濃度為50%的乳酸水溶液12ml、硬脂酸5g、去離子水230ml、上述混合溶液放入混合機中在80°C下進行一次混煉，混煉30min后再加入陶瓷纖維60g、絨毛漿15g、羥丙基甲基纖維素5g、甘油20ml、去離子水50ml進行二次混煉，混煉20min后獲得泥胚；將泥胚用塑料膜包住，放在陰涼潮濕處(溫度為23°C左右)進行陳腐處理，陳腐時間6h ；將陳腐后的胚體放入濾網目數為20目的過濾機中過濾去除雜質，再放入預擠出機中擠出成塊狀胚體；將塊狀胚體放入真空擠出機中，擠出成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其中真空室負壓保持為-0. 085MPa -0. 095MPa。實施例5蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑機械強度及比表面積測試將本發(fā)明實施例I中得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，600°C焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將試樣塊切割成正方體試樣塊，放入萬能試驗機中進行測試，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑縱向抗壓強度為360N/cm2,同等條件下，測得現有某市售蜂窩脫硝催化劑的縱向抗壓強度為310N/cm2 ;將正方體試樣塊粉碎過篩，得到粒徑為40目至60目之間的催化劑顆粒，取部分顆粒放入美國康塔公司生產的Autosorb-1-c儀器進行比表面積測試，測得蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑比表面積為71. 6m2/g，同等條件下，測得現有某市售蜂窩脫硝催化劑的比表面積為62m2/g。實施例6蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑機械強度及比表面積測試將本發(fā)明實施例2中制備得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，600°C焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將試樣塊切割成正方體試樣塊，放入萬能試驗機中進行測試，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑縱向抗壓強度為325N/cm2;將正方體試樣塊粉碎過篩，得到粒徑為40目至60目之間的催化劑顆粒，取部分顆粒放入美國康塔公司生產的Autosorb-1-c儀器進行比表面積測試，測得蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑比表面積為65. 6m2/g。實施例7蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑機械強度及比表面積測試將本發(fā)明實施例3中制備得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，600°C焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將試樣塊切割成正方體試樣塊，放入萬能試驗機中進行測試，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑縱向抗壓強度為335N/cm2;將正方體試樣塊粉碎過篩，得到粒徑為40目至60目之間的催化劑顆粒，取部分顆粒放入美國康塔公司生產的Autosorb-1-c儀器進行比表面積測試，測得蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑比表面積為67. 6m2/g。
實施例8蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑機械強度及比表面積測試將本發(fā)明實施例4中制備得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，60(TC焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將試樣塊切割成正方體試樣塊，放入萬能試驗機中進行測試，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑縱向抗壓強度為340N/cm2;將正方體試樣塊粉碎過篩，得到粒徑為40目至60目之間的催化劑顆粒，取部分顆粒放入美國康塔公司生產的Autosorb-1-c儀器進行比表面積測試，測得蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑比表面積為69. ImVg0實施例9蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑活性評價將本發(fā)明實施例I中制備得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，600°C焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊切割成50mmX 50mmX 300mm試樣塊,將該試樣塊放入自制的催化劑活性評價裝置中進行活性測試，煙氣成分為 300ppm N0,300ppm NH3,500ppm SO2, IOvol % H2O, 5vol % O2,其余為N2。面積速率為20m/h，反應溫度為360°C，經穩(wěn)定后測得催化劑脫硝效率為97. 2%。實施例10蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑活性評價將本發(fā)明實施例4中制備得到的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體于20 50°C干燥7天，600°C焙燒5h后，得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊。將蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑試樣塊切割成50mmX 50mmX 300mm試樣塊,將該試樣塊放入自制的催化劑活性評價裝置中進行活性測試，煙氣成分為 300ppm NO, 300ppm NH3,500ppm SO2, IOvol % H2O, 5vol % O2,其余為N2。面積速率為20m/h，反應溫度為320°C，經穩(wěn)定后測得催化劑脫硝效率為92. 9%。
權利要求
1.一種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其特征在于，其原料的質量百分比組成為 鈦白粉40% 60% 白粘土1% 10%偏釩酸銨0.1% 1% 偏鎢酸銨1% 8% 草酸鈮0.1% 3% 乳酸水溶液0.5% 3% 草酸水溶液1% 5% 去離子水25% 35% 陶瓷纖維1% 10%絨毛漿0.1% 3%硬脂酸0.1% 1% 羥丙基甲基纖維素0.1% 1% 甘油1% 5%。
2.如權利要求I所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其特征在于，所述的草酸水溶液的質量百分比濃度為40 60%。
3.如權利要求I所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體，其特征在于，所述的乳酸水溶液的質量百分比濃度為50 60%。
4.一種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)按以下質量百分比備料 鈦白粉40% 60% 白粘土1% 10%偏釩酸銨0.1% 1% 偏鎢酸銨1% 8%草酸鈮0.1% 3% 乳酸水溶液0.5% 3% 草酸水溶液1% 5% 去離子水25% 35%陶瓷纖維1% 10%絨毛漿0.1% 3%硬脂酸0.1% 1% 羥丙基甲基纖維素0.1% 1% 甘油1% 5%;所述的草酸水溶液的質量百分比濃度為40 60% ;所述的乳酸水溶液的質量百分比濃度為50 60% ; (2)將偏釩酸銨、偏鎢酸銨、草酸鈮與草酸水溶液混合，得到混合溶液； (3)將鈦白粉、白粘土、乳酸水溶液、硬脂酸、去離子水和步驟(2)中得到的混合溶液進行一次混煉，混煉結束后再加入陶瓷纖維、絨毛漿、羥丙基甲基纖維素、甘油、去離子水進行二次混煉得到泥胚； (4)依次對泥胚進行陳腐處理、過濾除雜、擠壓成型得到蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體。
5.如權利要求4所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，其特征在于，所述的一次混煉、二次混煉的溫度均為75°C 85°C，一次混煉的時間為30 60min，二次混煉的時間為10 20min。
6.如權利要求4所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，其特征在于，所述的陳腐的溫度為15°C 25°C，陳腐的時間為6 12h。
7.如權利要求4所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，其特征在于，所述的過濾除雜中采用的濾網目數為14 20目。
8.如權利要求4所述的蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的制備方法，其特征在于，所述的擠出成型采用的是真空擠出機，所述的真空擠出機的負壓為-O. 085MPa -O. 095MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體及其制備方法，該蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體的原料的質量百分比組成為鈦白粉40％～60％，白粘土1％～10％，偏釩酸銨0.1％～1％，偏鎢酸銨1％～8％，草酸鈮0.1％～3％，乳酸水溶液0.5％～3％，草酸水溶液1％～5％，去離子水25％～35％，陶瓷纖維1％～10％，絨毛漿0.1％～3％，硬脂酸0.1％～1％，羥丙基甲基纖維素0.1％～1％，甘油1％～5％。本發(fā)明蜂窩狀SCR煙氣脫硝催化劑胚體塑性好，粘結性強，機械強度高；本發(fā)明方法操作簡便、成本低，制備的催化劑胚體中各組分分散均勻，擠出過程容易成型脫模，成品率高，由該胚體制備的催化劑脫硝效率高。
文檔編號B01D53/56GK102614866SQ20121005199
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權日2012年3月1日
發(fā)明者余春江, 倪明江, 吳華, 吳衛(wèi)紅, 周勁松, 宋浩, 岑可法, 方夢祥, 施正倫, 王勤輝, 王樹榮, 程樂鳴, 陳泉, 駱仲泱, 高翔 申請人:浙江大學, 瑞基科技發(fā)展有限公司