一種脫硝催化劑端部硬化液及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及煙氣脫硝蜂窩狀催化劑應(yīng)用于高空速、高含塵 的煙氣領(lǐng)域，，具體為一種脫硝催化劑端部硬化液及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，環(huán)境問題日益突出，隨著其對環(huán)境及人類的危害為更多的人所認(rèn)識，國家 及民眾的重視程度也在提高。其中，化工燃料燃燒生成的NOx更是一種受到極大關(guān)注的污 染物。其對人體健康及生態(tài)環(huán)境存在巨大威脅已經(jīng)得到證實，是酸雨的主要成因，誘發(fā)光化 學(xué)煙霧等。我國是煤資源大國，燃煤產(chǎn)生的NOx更是人類活動NOx排放的主要來源，所以降 低NOx排放是我國污染減排的重中之重。
[0003] 選擇性催化還原（SCR)脫硝技術(shù)是目前發(fā)電廠燃煤鍋爐、焦化廠燃煤鍋爐、水泥 煤窯等煙氣中NOx最成功和應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。其中，脫硝催化劑是實施該項技術(shù)的核心 和關(guān)鍵，蜂窩式整體成型脫硝催化劑是其中最主流的產(chǎn)品。
[0004] 蜂窩式整體成型脫硝催化劑載體選用銳鈦礦型TiO2，活性組分為V205、WO3，添加各 種助劑后以蜂窩單體整體擠壓成型。在還原劑氨的作用下將流經(jīng)催化劑煙氣中的NOx還原 為無害的氮?dú)夂退?br>[0005] 但上面所述需處理的煙氣中除了含有NOx外，還含有大量粉塵。據(jù)了解，我國燃用 煤情況復(fù)雜，煙氣中粉塵含量普遍較高，有的項目中甚至高達(dá)50~60g/Nm3,大量粉塵隨著 煙氣流經(jīng)催化劑會對催化劑端部及表層長期、頻繁的產(chǎn)生沖刷和磨蝕，從而導(dǎo)致剝落、破裂 甚至解體，這極大的影響著催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和脫硝效率，降低催化劑使用壽命。
[0006] 提高催化劑端部硬度及密度（具體以徑向抗壓強(qiáng)度來表征），是現(xiàn)階段應(yīng)用較為 普遍的一種提高催化劑耐磨抗蝕性能的一種方法，且一般來講，徑向抗壓強(qiáng)度越高相對應(yīng) 的耐磨抗蝕性能越好。
[0007] 為了解決以上問題，申請?zhí)枮?00810147802.X的中國專利申請公開了成都東方 凱特瑞環(huán)保催化劑有限公司的專利"選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑及制造方法"，其硬化 液為鋁鹽溶液，通過浸漬、風(fēng)干、煅燒在催化劑內(nèi)部和表層形成耐高溫磷酸二氫鋁，從而提 高催化劑的抗磨損強(qiáng)度。但其硬化液密度范圍控制較窄，因固化收縮等原因其工藝操作性 較差，另其在催化劑表面存留量極少，故而抗磨蝕能力有限。
[0008] 申請?zhí)枮镃N200910024785. 5的中國專利申請公開了江蘇龍源催化劑有限公司的 專利"具有活性的催化劑模塊邊緣硬化液"，其硬化液為硅、鋁的鹽溶液通過浸漬、風(fēng)干、煅 燒在催化劑內(nèi)部及表面形成硅、鋁氧化物層以提高催化劑抗磨蝕能力。但其含有的堿金屬 Na及硫酸根會對催化劑起毒化作用，另氧化鈉在催化劑中具有高迀移性及活性會造成催化 劑整體強(qiáng)度降低。
[0009] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)還存在一定缺陷，亟待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于針對以上技術(shù)問題，提供一種硬化速率快、活性降低少、硬度 (耐磨抗蝕性能）有極大改善的脫硝催化劑硬化液。
[0011] 本發(fā)明的另外一個目的是提供以上所述的脫硝催化劑端部硬化液的制備方法。
[0012] 更進(jìn)一步的，本申請還提供該脫硝催化劑端部硬化液的應(yīng)用方法。
[0013] 本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0014] 一種脫硝催化劑硬化液，該硬化液包括以下重量份的原料：氫氧化鋁5~25份，磷 酸30~60份，去離子水30~60份，金屬氧化物粉末1~10份和懸浮分散劑0. 1~1份，
[0015] 所述的金屬氧化物粉末為CuO、Fe203、MnO2*的任意一種或幾種的混合物，所述的 懸浮分散劑為有機(jī)硅助劑。懸浮分散劑為改性有機(jī)硅氧烷潤濕分散劑，同時兼具一定的顆 粒懸浮效果，如：BYK-302、BYK-332、BYK-333、BYK-378 等。
[0016] 所述的金屬氧化物粉末為經(jīng)過950°C煅燒后得到的，篩選粒度為1~75ixm的粉 料，優(yōu)選5~20ym的粉料。
[0017] 上述的脫硝催化劑硬化液的制備方法包括以下步驟：
[0018] (1)先按比例稱取原料，然后將磷酸溶于去離子水中并升溫至60°C，
[0019] (2)再緩慢分批次加入氫氧化鋁于攪拌中的（1)的溶液中，并加熱至100~150°C 保溫1~4h制得含有過量磷酸的透明磷酸鹽鋁溶液，該溶液以磷酸二氫鋁為主，冷卻密封 備用；
[0020] (3)加入有機(jī)硅助劑于⑵中攪拌均勾，形成均一透明溶液后；
[0021] (4)最后緩慢加入金屬氧化物粉末，分散均勻即制得本硬化液。
[0022] 脫硝催化劑硬化液的應(yīng)用方法為：先將焙燒打磨后的催化劑進(jìn)氣端（或進(jìn)、出氣 兩端）10~30mm處于前面所述的硬化液中進(jìn)行浸漬，浸漬時間為5~20s，用壓縮空氣吹除 多余液體，然后進(jìn)行室溫風(fēng)干5~24h，于150~0°C的條件下焙燒2~5h即得硬化處理后 的催化劑。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0024] ( -）、以含有金屬氧化物（以氧化銅為例）粉末作固化劑，與過量磷酸及磷酸二 氫鋁中的未交聯(lián)P依靠-O-Cu-O-鍵形成體型交聯(lián)固化在催化劑本體及外表面形成一層致 密固著物層，可增強(qiáng)固著物硬度；同時粉末顆粒還可以作為錨固劑及結(jié)構(gòu)增強(qiáng)劑，使固著物 硬度得到進(jìn)一步增強(qiáng)。
[0025] (二）、含有金屬氧化物粉末作應(yīng)力吸收劑，使硬化液在固化過程中盡量減少因固 化收縮對催化劑本體的應(yīng)力作用，可極好的避免微裂紋的出現(xiàn)保持催化劑及固著物結(jié)構(gòu)完 整性，提高硬化液工藝可操作性。
[0026] (三）、加入金屬氧化物作交聯(lián)固化劑縮短固化時間，加快硬化液固化時間，提高 生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
[0027] (四）、含有具有催化活性的金屬氧化物粉末，在固化增強(qiáng)催化劑的同時可在一定 程度上保持其催化活性。
[0028] (五）、通過催化劑徑向抗壓強(qiáng)度對比試驗，結(jié)果證明：硬化液具有較好的制備及 應(yīng)用操作性能，催化劑經(jīng)處理后，端部得到強(qiáng)化，最好情況下可使脫硝催化劑端部徑向抗壓 強(qiáng)度提高150%以上，同時可期望的使催化劑整體的耐磨抗蝕性能得到極大提高，更進(jìn)一步 的，其能保持90%以上的催化活性（端頭部分催化活性）。
【具體實施方式】
[0029] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0030] 本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均 可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系 列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0031] 實施例1 :
[0032] 按下述配方和方法制備硬化液：
[0033] (1)將45g磷酸溶于45g去離子水中并升溫至60°C;
[0034] (2)緩慢分批次加入IOg氫氧化鋁于攪拌中的⑴中；
[0035] (3)加熱至120 °C保溫2h制得透明溶液；
[0036] (4)加入0? 5g的BYK-302于（3)中攪拌均勻；
[0037] (5)緩慢加入4. 5g的氧化銅粉，在950°C的條件下煅燒，粒度為5~20ym左右， 攪拌分散均勻即制得本硬化液。
[0038] 按下述工藝浸漬處理催化劑：
[0039] (1)將焙燒打磨后的催化劑進(jìn)氣端（或進(jìn)、出氣兩端）2