一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に嚨闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に嚕瑢⑵C酸銨粉體和木棉加入去離子水中攪拌形成白色懸濁液，再加入單乙醇胺并加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液1；將乳酸溶液滴加至硅溶膠和鋁溶膠的混合液中成為溶液2；將鈦白粉、田菁粉、PEO、CMC、硬脂酸和纖維加攪拌混合均勻得到乳白色混合粉體；將溶液1、溶液2和去離子水加入到該混合粉體中攪拌得到濕料團(tuán)；用擠出機(jī)對濕料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，干燥煅燒得到催化劑，本發(fā)明對傳統(tǒng)的釩鎢鈦催化劑體系中的活性組分改動不大，生產(chǎn)工藝做出一定改動，但活性明顯提高，一套配方，稍作調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)條型和蜂窩催化劑的擠出，可以廣泛應(yīng)用于具有低溫、復(fù)雜煙氣條件的垃圾焚燒等工業(yè)爐窯以及低溫布置的燃煤電廠煙氣脫硝。
【專利說明】一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)中的氮氧化物控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に嚒?br>
【背景技術(shù)】
[0002]針對發(fā)電廠及工業(yè)鍋爐等固定排放源所排放的N0X，以NH3為還原劑的選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前研究最多、應(yīng)用最廣，也是最有效的煙氣NOx脫除技術(shù)。目前使用最為成熟的催化劑是V205/Ti02或者在V205/Ti02基礎(chǔ)上進(jìn)行改性的催化劑，其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在高活性和高抗硫性能，但此類催化劑在操作溫度高于350°C時才具有較高活性。就大量工業(yè)爐窯，由于排放煙氣溫度較低(<250°C )，比如垃圾電廠來說，工程上切實(shí)可行的多為低溫低塵方式，但此種布置方式的SCR脫硝裝置，由于要采用熱源，如使用天然氣對煙氣再加熱，其額外能源消耗巨大，運(yùn)行費(fèi)用十分昂貴。
[0003]綜上所述，系統(tǒng)開展低溫SCR催化劑配方研究及考察低溫下抗水硫性能變得十分重要。此外，催化劑實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還必須將這些活性組分與合適的助劑相搭配來實(shí)現(xiàn)不同形狀的(蜂窩、條型)催化劑制備，從而使催化劑獲得較小的床層阻力、較大的比表面積和較高的機(jī)械強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性。因此需要對催化劑的制備過程進(jìn)行研究，篩選合適的粘結(jié)劑和確定最佳用量，優(yōu)化成型過程中的一些工藝參數(shù)，使最后制備出來的催化劑活性組分分布均勻、孔道豐富、活性高、使用壽命長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，適用于低溫(200°C以下)、高水(20%-40%)、高硫(100ppm)、高氯(500ppm)煙氣條件，可以廣泛應(yīng)用于具有低溫、復(fù)雜煙氣條件的垃圾焚燒等工業(yè)爐窯以及低溫布置的燃煤電廠煙氣脫硝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，包括如下步驟:
[0007]步驟一:將偏釩酸銨粉體和木棉加入去離子水中攪拌，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I ;
[0008]步驟二:將乳酸溶液滴加至硅溶膠(30wt% )和鋁溶膠(30wt% )的混合液中成為溶液2 ;
[0009]步驟三:將鈦白粉、田菁粉、PE0、CMC、硬脂酸以及纖維加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體；
[0010]步驟四:將溶液1、溶液2和去離子水加入到步驟三得到混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)；
[0011]步驟五:使用擠出機(jī)對濕料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，并干燥、煅燒得到催化劑成品。
[0012]優(yōu)選地，以質(zhì)量份數(shù)計，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為I?6份，木棉5份，去離子水6?10份，單乙醇胺I份，所述步驟二中乳酸溶液為I份，硅溶膠和鋁溶膠均為O?8份，所述步驟三中鈦白粉為70.5份?88份，田菁粉為O?3份，PEO為O?7份，CMC為O?3份，硬脂酸為O?2份，纖維為O?2.5份，所述步驟四中去離子水為100份。然后使用液壓擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到蜂窩催化劑，干燥條件為60°C下干燥14天，煅燒條件為600°C下煅燒48小時，最終得到蜂窩催化劑。
[0013]優(yōu)選地，以質(zhì)量份數(shù)計，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為I?6份，木棉5份，去離子水10?15份，單乙醇胺I份，所述步驟二中乳酸溶液為I份，硅溶膠和鋁溶膠均為O?8份，所述步驟三中鈦白粉為70.5份?88份，田菁粉為O?3份，PEO為O?7份，CMC為O?3份，硬脂酸為O?2份，纖維為O?2.5份，所述步驟四中去離子水為25份。然后使用條型擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到條型催化劑，干燥條件為100°C下干燥12h，煅燒條件為500°C下煅燒5小時，最終得到條型催化劑。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1.本發(fā)明的催化劑對傳統(tǒng)的釩鎢鈦催化劑體系改動不大，生產(chǎn)工藝幾乎沒有變化，但活性明顯提高，適合于催化劑廠家迅速投入大規(guī)模生產(chǎn)。
[0016]2.本發(fā)明使用一套配方，稍作調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)條型和蜂窩催化劑的擠出，可適用于多種煙氣條件，應(yīng)用前景廣泛。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0018]實(shí)施例一
[0019]一種低溫?zé)煔饷撓醯姆涓C催化劑成型工藝，步驟如下:
[0020]步驟一:將240g的偏釩酸銨粉體和190g木棉加入到300?400ml的去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入50g的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0021]步驟二:將40g的乳酸溶液滴加至360g的硅溶膠(30wt%)和360g鋁溶膠(30wt% )混合形成的溶液中成為溶液2。
[0022]步驟三:將2940g鈦白粉、Og田菁粉、280gPE0、112g CMC、80g硬脂酸、10g纖維(長度3-6_)加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0023]步驟四:將溶液I和溶液2和4000ml去離子水分別加入到步驟三得到的混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0024]步驟六:使用液壓擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到蜂窩催化劑。
[0025]步驟七:將擠出的蜂窩催化劑在60°C條件下干燥14天。
[0026]步驟八:將烘干的蜂窩催化劑在600°C在隧道窯中煅燒48小時后得到蜂窩催化劑。
[0027]催化劑活性測試結(jié)果如表I所示。
[0028]實(shí)施例二
[0029]一種低溫?zé)煔饷撓醯姆涓C催化劑成型工藝，步驟如下:
[0030]步驟一:將240g的偏釩酸銨粉體和190g木棉加入到300?400ml的去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入50g的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0031]步驟二:將40g的乳酸溶液滴加至360g的硅溶膠(30wt%)和360g鋁溶膠(30wt% )混合形成的溶液中成為溶液2。
[0032]步驟三:將2880g鈦白粉、60g田菁粉、280g PE0、112g CMC、80g硬脂酸、10g纖維(長度3-6_)加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0033]步驟四:將溶液I和溶液2和4000ml去離子水分別加入到步驟三得到的混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0034]步驟六:使用液壓擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到蜂窩催化劑。
[0035]步驟七:將擠出的蜂窩催化劑在60°C條件下干燥14天。
[0036]步驟八:將烘干的蜂窩催化劑在600°C在隧道窯中煅燒48小時后得到蜂窩催化劑。
[0037]催化劑活性測試結(jié)果如表I所示。
[0038]實(shí)施例三
[0039]一種低溫?zé)煔饷撓醯姆涓C催化劑成型工藝，步驟如下:
[0040]步驟一:將240g的偏釩酸銨粉體和190g木棉加入到300?400ml的去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入50g的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0041]步驟二:將40g的乳酸溶液滴加至360g的硅溶膠(30wt%)和360g鋁溶膠(30wt% )混合形成的溶液中成為溶液2。
[0042]步驟三:將2820g鈦白粉、120g田菁粉、280g PE0、112g CMC、80g硬脂酸、10g纖維(長度3-6_)加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0043]步驟四:將溶液I和溶液2和4000ml去離子水分別加入到步驟三得到的混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0044]步驟六:使用液壓擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到蜂窩催化劑。
[0045]步驟七:將擠出的蜂窩催化劑在60°C條件下干燥14天。
[0046]步驟八:將烘干的蜂窩催化劑在600°C在隧道窯中煅燒48小時后得到蜂窩催化劑。
[0047]蜂窩催化劑活性測試結(jié)果如表I所示。
[0048]表I為在低溫條件(150-200°C )下條件的蜂窩脫硝催化劑的活性檢測結(jié)果
[0049]
催化劑 |150°C脫硝效率(％ ) |170°C脫硝效率(％ ) |20(TC脫硝效率(％ )
實(shí)施例一~547691
實(shí)施例二~527789
實(shí)施例三~577490
[0050]反應(yīng)條件:溫度150°C _200°C，空速 12，0001Γ1，NO 含量 500ppm，NH3 含量 500ppm，SO2含量200ppm，H2O含量5%，N2為平衡氣。
[0051]實(shí)施例四
[0052]一種低溫?zé)煔饷撓醯臈l型催化劑成型工藝，步驟如下:
[0053]步驟一:將6g的偏釩酸銨粉體和5g木棉加入到的6_8ml去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入Iml的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0054]步驟二:將Ig的乳酸溶液滴加至9g的娃溶膠(30wt% )和9g招溶膠(30wt% )混合形成的溶液中成為溶液2。
[0055]步驟三:將70.5g鈦白粉、3g田菁粉、7g PE0、3g CMC、2g硬脂酸、2.5g纖維加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0056]步驟四:將溶液I和溶液2和25ml去離子水分別加入到步驟三得到混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0057]步驟六:使用條型擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到條型催化劑。
[0058]步驟七:將擠出的條型催化劑在100°C條件下干燥12h。
[0059]步驟八:將烘干的條型催化劑在500°C在馬弗爐中煅燒5小時后得到條型催化劑。
[0060]實(shí)施例五
[0061]一種低溫?zé)煔饷撓醯臈l型催化劑成型工藝，步驟如下:
[0062]步驟一:將6g的偏釩酸銨粉體和5g木棉加入到的6_8ml去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入Iml的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0063]步驟二:將Ig的乳酸溶液滴加至9g的硅溶膠(30wt% )溶液中成為溶液2。
[0064]步驟三:將73g鈦白粉、3g田菁粉、7g PE0、3g CMC、2g硬脂酸、2.5g纖維加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0065]步驟四:將溶液I和溶液2和25ml去離子水分別加入到步驟三得到混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0066]步驟六:使用條型擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到條型催化劑。
[0067]步驟七:將擠出的條型催化劑在100°C條件下干燥12h。
[0068]步驟八:將烘干的條型催化劑在500°C在馬弗爐中煅燒5小時后得到條型催化劑。
[0069]實(shí)施例六
[0070]一種低溫?zé)煔饷撓醯臈l型催化劑成型工藝，步驟如下:
[0071]步驟一:將6g的偏釩酸銨粉體和5g木棉加入到的6_8ml去離子水溶液中攪拌10分鐘，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入Iml的單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I。
[0072]步驟二:將Ig的乳酸溶液滴加至9g的硅溶膠(30wt% )和9g鋁溶膠(30wt% )混合形成的溶液中成為溶液2。
[0073]步驟三:將72.5g鈦白粉、Ig田菁粉、7g PE0、3g CMC、2g硬脂酸、2.5g纖維加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體。
[0074]步驟四:將溶液I和溶液2和25ml去離子水分別加入到步驟三得到混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)。
[0075]步驟六:使用條型擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到條型催化劑。
[0076]步驟七:將擠出的條型催化劑在100°C條件下干燥12h。
[0077]步驟八:將烘干的條型催化劑在500°C在馬弗爐中煅燒5小時后得到條型催化劑。
[0078]條型催化劑活性測試結(jié)果如表2所示。
[0079]表2為在低溫條件(150-200°C )下條件的條型脫硝催化劑的活性檢測結(jié)果
[0080]
催化劑 |150°C脫硝效率(％ )~|170°C脫硝效率(％ ) |20(TC脫硝效率(％ )
實(shí)施例四~668895
實(shí)施例五~679097
實(shí)施例六~Tl9296
[0081]反應(yīng)條件:溫度150°C _200°C，空速 6，0001^，勵含量500--111，順3含量500--111，502含量200ppm，H2O含量5 %，N2為平衡氣。
[0082]由上表可知，在低溫條件(150-20(TC )下，根據(jù)本發(fā)明方法制備的脫硝催化劑具有良好的脫硝效率。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:將偏釩酸銨粉體和木棉加入去離子水中攪拌，形成白色懸濁液，向懸濁液中加入單乙醇胺繼續(xù)攪拌并在80°C條件下加熱至偏釩酸銨全部溶解，成為溶液I ; 步驟二:將乳酸溶液滴加至硅溶膠(30Wt% )和鋁溶膠(30Wt% )的混合液中成為溶液2 ； 步驟三:將鈦白粉、田菁粉、PEO、CMC、硬脂酸以及纖維加入到捏合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻，得到乳白色混合粉體； 步驟四:將溶液1、溶液2和去離子水加入到步驟三得到混合粉體中，攪拌得到濕料團(tuán)； 步驟五:使用擠出機(jī)對濕料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，并干燥、煅燒得到催化劑成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為I?6份，木棉5份，去離子水6?10份，單乙醇胺I份，所述步驟二中乳酸溶液為I份，硅溶膠和鋁溶膠均為O?8份，所述步驟三中鈦白粉為70.5份?88份，田菁粉為O?3份，PEO為O?7份，CMC為O?3份，硬脂酸為O?2份，纖維為O?2.5份，所述步驟四中去離子水為100份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為240g，木棉190g，去離子水300?400ml，單乙醇胺50g，所述步驟二中乳酸溶液為40g，硅溶膠和鋁溶膠均為360g，所述步驟三中鈦白粉為2940g，田菁粉為0g，PEO為280g, CMC為112g,硬脂酸為80g,纖維為10g,長度3_6mm,所述步驟四中去離子水為4000ml ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟一中偏鑰;酸銨粉體為240g,木棉190g,去離子水300?400ml,單乙醇胺50g,所述步驟二中乳酸溶液為40g，硅溶膠和鋁溶膠均為360g，所述步驟三中鈦白粉為2880g，田菁粉為60g，PEO為280g, CMC為112g,硬脂酸為80g,纖維為10g,長度3_6mm,所述步驟四中去離子水為4000ml ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為240g，木棉190g，去離子水300?400ml，單乙醇胺50g，所述步驟二中乳酸溶液為40g，硅溶膠和鋁溶膠均為360g，所述步驟三中鈦白粉為2820g，田菁粉為120g，PEO為280g，CMC為112g，硬脂酸為80g，纖維為100g，長度3_6mm，所述步驟四中去離子水為 4000ml ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟五中使用液壓擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到蜂窩催化劑，干燥條件為60°C下干燥14天，煅燒條件為600°C下煅燒48小時，最終得到蜂窩催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計，所述步驟一中偏釩酸銨粉體為I?6份，木棉5份，去離子水10?15份，單乙醇胺I份，所述步驟二中乳酸溶液為I份，硅溶膠和鋁溶膠均為O?8份，所述步驟三中鈦白粉為70.5份?88份，田菁粉為O?3份，PEO為O?7份，CMC為O?3份，硬脂酸為O?2份，纖維為O?2.5份，所述步驟四中去離子水為25份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に嚕涮卣髟谟?，所述步驟一中偏鑰;酸銨粉體為6g,木棉為5g,去離子水為6-8ml,單乙醇胺為Iml,所述步驟二中乳酸溶液為lg，硅溶膠和鋁溶膠均為9g，所述步驟三中鈦白粉為70.5g，田菁粉為3g，PEO為7g，CMC為3g,硬脂酸為2g,纖維為2.5g,所述步驟四中去離子水為25ml。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟一中偏鑰;酸銨粉體為6g,木棉為5g,去離子水為6-8ml,單乙醇胺為Iml,所述步驟二中乳酸溶液為lg，硅溶膠和鋁溶膠均為9g，所述步驟三中鈦白粉為72.5g，田菁粉為lg，PEO為7g，CMC為3g,硬脂酸為2g,纖維為2.5g,所述步驟四中去離子水為25ml。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8或9所述低溫?zé)煔饷撓醯拇呋瘎┏尚凸に?，其特征在于，所述步驟五中使用條型擠出機(jī)對料團(tuán)進(jìn)行擠出成型，得到條型催化劑，干燥條件為100°C下干燥12h，煅燒條件為500°C下煅燒5小時，最終得到條型催化劑。
【文檔編號】B01J35/04GK104174442SQ201410427461
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李俊華, 黃旭, 彭悅, 關(guān)立軍, 王子騰, 郝吉明 申請人:清華大學(xué)