脱硝蜂窝蓄热体及其制备方法与流程

文档序号:12093195阅读:379来源:国知局

本发明属于蜂窝蓄热体领域,具体而言,本发明涉及脱硝蜂窝蓄热体及其制备方法。



背景技术:

随着我国经济的快速发展,天然气、石油和煤等化石燃料得到更加广泛的应用,使得酸雨、臭氧层破坏、温室效应等环境问题日益严峻。我国的能源结构以煤炭为主,这种能源结构决定了我国的氮氧化物和硫氧化物排放量一直处于居高不下的状况。大量氮氧化物和硫氧化物污染性气体的排放,使得环境问题日益严峻,不仅严重影响我国人民的生产生活,而且不利于我国经济的可持续发展。因此,环境问题得到了国家越来越多的关注。

人类活动排放的NOx90%以上来自燃料燃烧过程。各种工业炉窑、民用炉灶、机动车及其他内燃机中的燃料高温燃烧时,燃料中的含氮物质氧化生成NOx,参与燃烧的空气中的N2和O2也会生成NOx。从能源结构来看,我国的一次能源和发电能源构成中,煤占据了绝对的主导地位。并且我国80%以上的煤是直接燃烧的,特别是用于电站、工业锅炉及民用锅炉中。因此,相当长的时期内,烟气中的NOx排放是导致我国大气NOx污染的一个主要因素,如何减少固定源排放的NOx是大气环境治理的一个重要课题。

因此,如何有效减少烟气中的NOx污染排放的问题亟待解决。



技术实现要素:

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种脱硝蜂窝蓄热体及其制备方法。该脱硝蜂窝蓄热体兼具脱硝和蓄热的功能,硬度高(轴向机械强度可高达2.5MPa以上),且脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可高达96%。

为此,在本发明的一个方面,本发明提出了一种脱硝蜂窝蓄热体。根据本发明的实施例,所述脱硝蜂窝蓄热体包括:无机粉料、脱硝催化剂和添加剂。由此,该脱硝蜂窝蓄热体兼具脱硝和蓄热的功能,硬度高(轴向机械强度可高达2.5MPa以上),且脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可高达96%,同时无需单独设置蓄热体和脱硝催化剂,能节省布置空间,节约成本,并且通过蓄热体的蓄热作用,根据需要进行布置,可以使蓄热体内的催化剂稳定在最适宜温度范围内进行脱硝反应,脱硝效率高,减排效果显著。

另外,根据本发明上述实施例的脱硝蜂窝蓄热体还可以具有如下附加的技术特征:

在本发明的一些实施例中,所述脱硝蜂窝蓄热体包括:50~100重量份的所述无机粉料;5~40重量份的所述脱硝催化剂;以及1~10重量份的所述添加剂。由此,有利于提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述无机粉料包括:20~50重量份的焦宝石;15~40重量份的堇青石;6~20重量份的高岭土;以及15~30重量份的石英。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述脱硝催化剂包括:10~60重量份的TiO2-Al2O3复合氧化物载体;10~50重量份的活性炭主活性成分;5~20重量份的V2O5-WO3复合氧化物辅助活性成分;以及0.1~20重量份的助剂,其中,所述助剂为铁和镧。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述TiO2-Al2O3复合氧化物载体中Ti与Al元素的摩尔比为1:(0.01~2)。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述V2O5-WO3复合氧化物辅助活性组分中V与W元素的摩尔比为1:(0.1~5)。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述助剂中铁和镧的质量分别独立地为所述脱硝蜂窝蓄热体总质量的0.1~10%。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述添加剂包括:1~10重量份的搪瓷;1~5重量份的粘结剂、润滑剂以及增塑保湿剂。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述粘结剂为甲基纤维素。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,所述润滑剂和增塑保湿剂均为甘油。由此,可以进一步提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的再一个方面,本发明提出了一种制备上述脱硝蜂窝蓄热体的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:

(1)将无机粉料、添加剂与水进行混合捏合炼制,以便得到泥料;

(2)将所述泥料进行陈腐、真空精炼和真空挤制,以便得到蜂窝体胚料;

(3)将所述蜂窝体胚料进行定型、干燥和烧制,以便得到蓄热体胚体;

(4)将钛源溶液、铝源溶液与氨水进行共沉淀,以便得到含有氢氧化钛和氢氧化铝的沉淀混合物,并将活性炭与所述含有氢氧化钛和氢氧化铝的沉淀混合物进行混合;

(5)将偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂溶解于草酸中;

(6)将氯化铁和氯化镧与步骤(5)所得溶液进行混合,以便得到含有钨、钒、铁、镧的混合溶液;

(7)将所述蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于步骤(4)所得到的含有活性炭的沉淀混合物中;

(8)将步骤(7)中得到的蓄热体进行干燥和焙烧处理;

(9)将步骤(8)得到的固体浸渍入等体积的所述含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,并且进行干燥和焙烧处理,以便得到脱硝蜂窝蓄热体。

由此,根据本发明提出的制备脱硝蜂窝蓄热体的方法通过采用蜂窝体状的脱硝催化剂,可使得脱硝催化剂的比表面积相较于其他形状(如球状、圆柱体状等)的大,有利于增大脱硝催化剂与反应介质的接触面积,从而提高脱硝反应的效率。当脱硝催化剂为蜂窝体状时,脱硝催化剂的比表面积在320m2/m3以上,机械强度大于2.5MPa,还原氮氧化物的催化活性可高达96%。脱硝催化剂以TiO2-Al2O3复合氧化物为载体,以活性炭为主要活性成分,V2O5-WO3为辅助活性成分,且掺入稀土元素镧(La)作为助剂,其中,活性炭具有非常发达的空隙结构和巨大的比表面积,因而具有很强的吸附性,同时,因活性炭表面含有多元含氧官能团,能优先吸附烟气中的SO2和水蒸气,将之氧化并生成H2SO4,由此,在脱硝催化剂中加入活性炭既不影响脱硝催化剂的活性,还能显著增强脱硝催化剂的抗SO2和抗水蒸气中毒性能。通过在脱硝蜂窝蓄热体中加入铁和镧,能够显著提高脱硝催化剂的低温活性。通过将脱硝催化剂负载于脱硝蜂窝蓄热体上,使脱硝蜂窝蓄热体兼具蓄热和脱硝的功能,从而无需单独设置蓄热体和脱硝催化剂,如此可节省布置空间,节约成本。通过脱硝蜂窝蓄热体的蓄热作用,根据需要进行布置,可以使脱硝蜂窝蓄热体内的脱硝催化剂稳定在最适宜温度范围内进行脱硝反应,脱硝效率高,减排效果显著。

另外,根据本发明上述实施例的制备脱硝蜂窝蓄热体的方法还可以具有如下附加的技术特征:

在本发明的一些实施例中,在步骤(2)中,所述陈腐的温度为15~25摄氏度,时间为24~48小时。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(3)中,所述烧制的温度为1200~1400摄氏度。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(4)中,含有钛源溶液、铝源溶液与氨水的混合液的pH为9~11。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(5)中,含有偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂和草酸的混合液的pH为5~7。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(7)中,所述浸渍的温度为35~60摄氏度,时间为8~15h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(8)中,所述干燥的温度为85~115摄氏度,时间为8~15h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(8)中,所述焙烧的温度为350~750摄氏度,时间为5~8h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(9)中,所述浸渍的温度为15~30摄氏度,时间为8~15h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(9)中,所述干燥的温度为85~115摄氏度,时间为8~15h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

在本发明的一些实施例中,在步骤(9)中,所述焙烧的温度为350~600摄氏度,时间为5~8h。由此,可以显著提高脱硝蜂窝蓄热体脱硝和蓄热性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是根据本发明一个实施例的制备脱硝蜂窝蓄热体的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面,本发明提出了一种脱硝蜂窝蓄热体。根据本发明的实施例,该脱硝蜂窝蓄热体包括:无机粉料、脱硝催化剂和添加剂。

发明人发现,本申请的脱硝蜂窝蓄热体兼具脱硝和蓄热的功能,硬度高(轴向机械强度高达2.5MPa),且脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可高达96%,同时无需单独设置蓄热体和脱硝催化剂,能节省布置空间,节约成本,并且通过蓄热体的蓄热作用,根据需要进行布置,可以使蓄热体内的催化剂稳定在最适宜温度范围内进行脱硝反应,脱硝效率高,减排效果显著。

根据本发明的一个实施例,上述脱硝蜂窝蓄热体的各组成成分所占的重量份并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,脱硝蜂窝蓄热体的各组成成分所占的重量份可以为:50~100重量份的无机粉料;5~40重量份的脱硝催化剂;以及1~10重量份的添加剂。

根据本发明的再一个实施例,上述无机粉料的组成并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,无机粉料可以包括:20~50重量份的焦宝石;15~40重量份的堇青石;6~20重量份的高岭土;以及15~30重量份的石英。

根据本发明的又一个实施例,上述脱硝催化剂的组成并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,脱硝催化剂可以包括:10~60重量份的TiO2-Al2O3复合氧化物载体;10~50重量份的活性炭主活性成分;5~20重量份的V2O5-WO3复合氧化物辅助活性成分;以及0.1~20重量份的助剂,其中,所述助剂为铁和镧。

根据本发明的又一个实施例,上述TiO2-Al2O3复合氧化物载体中Ti与Al元素的摩尔比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,TiO2-Al2O3复合氧化物载体中Ti与Al元素的摩尔比可以为1:(0.01~2)。

根据本发明的又一个实施例,上述V2O5-WO3复合氧化物辅助活性组分中V与W元素的摩尔比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,V2O5-WO3复合氧化物辅助活性组分中V与W元素的摩尔比可以为1:(0.1~5)。

根据本发明的又一个实施例,上述助剂中铁和镧的质量并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,助剂中铁和镧的质量可以分别独立地为上述脱硝蜂窝蓄热体总质量的0.1~10%。

根据本发明的又一个实施例,上述添加剂的组成并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,添加剂可以包括:1~10重量份的搪瓷;1~5重量份的粘结剂、润滑剂以及增塑保湿剂。

根据本发明的又一个实施例,上述粘结剂并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,粘结剂可为甲基纤维素。

根据本发明的又一个实施例,上述润滑剂和增塑保湿剂并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,润滑剂和增塑保湿剂可以均为甘油。

具体的,本申请的脱硝蜂窝蓄热体可以为球状、条状或蜂窝体状等。若催化剂为球状,催化剂直径可以为3~6mm;若催化剂为条状,可以为圆柱体形状,直径可以为3~6mm,长度可以为10~60mm;若催化剂为蜂窝状,可以为长方体、正方体,也可以为圆形、扇形、椭圆形等,尺寸一般可以为150mm×150mm×150mm、250mm×200mm×150mm等,孔径一般为10mm×10mm、15mm×15mm等,外形、尺寸、孔径可根据具体工况、使用环境等综合因素考虑后确定。蜂窝体状是优选的,这是因为蜂窝状催化剂的比表面积相较其他形状的催化剂大,催化剂与反应介质的接触面更大,催化反应效率更高。当催化剂为蜂窝体状时,催化剂的比表面积在320m2/m3以上,机械强度>8MPa,还原氮氧化物的催化活性可高达96%。

具体的,本申请中的脱硝蓄热体中由于掺有铁和镧,能够有效促进催化剂的低温活性,使得该脱硝蓄热体适用温度范围150~750℃,最佳适用范围200~350℃。

由此,根据本发明的实施例,本发明提出的脱硝蜂窝蓄热体至少具有下述优点之一:

根据本发明的实施例,本发明提出的脱硝蜂窝蓄热体兼具脱硝、蓄热功能,无需单独设置蓄热体和脱硝催化剂,能节省布置空间,节约成本。通过脱硝蜂窝蓄热体的蓄热作用,根据需要进行布置,可以使脱硝蜂窝蓄热体内的催化剂稳定在最适宜温度范围内进行脱硝反应,脱硝效率高,减排效果显著。

根据本发明的实施例,该脱硝蜂窝蓄热体通过添加搪瓷使得该脱硝蜂窝蓄热体的硬度得到明显改善,同时显著提高了脱硝蜂窝蓄热体的耐磨性和耐腐蚀性。

根据本发明的实施例,该脱硝蜂窝蓄热体以活性炭为主要活性组分,以V2O5-WO3为辅助活性组分,并掺杂铁和镧,使得该该脱硝蜂窝蓄热体具有较高的反应活性和宽泛的活性温度范围。

在本发明的再一个方面,参考图1,本发明提出了制备脱硝蜂窝蓄热体的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:

S100:将无机粉料、添加剂与水进行混合捏合炼制

该步骤中,将无机粉料、添加剂与水进行混合捏合炼制,以便得到泥料。由此,有利于后续得到蜂窝体胚料,且添加剂的加入可显著提高后续所得脱硝蜂窝蓄热体的品位。

根据本发明的一个实施例,无机粉料和添加剂的混合比例并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,无机粉料和添加剂的质量比可以为(50~100):(1~10)。

根据本发明的再一个实施例,上述无机粉料的组成并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,无机粉料可以包括:20~50重量份的焦宝石;15~40重量份的堇青石;6~20重量份的高岭土;以及15~30重量份的石英。

根据本发明的又一个实施例,上述添加剂的组成并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,添加剂可以包括:1~10重量份的搪瓷;1~5重量份的粘结剂、润滑剂以及增塑保湿剂。

根据本发明的又一个实施例,上述粘结剂并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,粘结剂可为甲基纤维素。

根据本发明的又一个实施例,上述润滑剂和增塑保湿剂并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例,润滑剂和增塑保湿剂可以均为甘油。

S200:将泥料进行陈腐、真空精炼和真空挤制

该步骤中,将泥料进行陈腐、真空精炼和真空挤制,以便得到蜂窝体胚料。发明人发现,泥料经过陈腐可使泥料中的无机粉料、添加剂和水三者之间混合均匀且反应充分;真空精炼有助于提高蜂窝体胚料的品位;而真空挤制有助于形成蜂窝体状的蜂窝体胚料。

根据本发明的一个实施例,陈腐的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,陈腐的温度可以为15~25摄氏度,时间可以为24~48小时。由此,可以显著提高所得脱硝蜂窝蓄热体的蓄热和脱硝性能。

S300:将蜂窝体胚料进行定型、干燥和烧制

该步骤中,将蜂窝体胚料进行定型、干燥和烧制,以便得到蓄热体胚体。由此,可进一步提高脱硝蜂窝蓄热体的品位。

根据本发明的一个实施例,烧制的温度并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,烧制的温度可以为1200~1400摄氏度。

S400:将钛源溶液、铝源溶液与氨水进行共沉淀,并将活性炭与含有氢氧化钛和氢氧化铝的沉淀混合物进行混合

该步骤中,将钛源溶液、铝源溶液与氨水进行共沉淀,以便得到含有氢氧化钛和氢氧化铝的沉淀混合物,并将活性炭与上述含有氢氧化钛和氢氧化铝的沉淀混合物进行混合。发明人发现,活性炭具有非常发达的空隙结构和巨大的比表面积,因而具有很强的吸附性,同时,因活性炭表面含有多元含氧官能团,能优先吸附烟气中的SO2和水蒸气,将之氧化并生成H2SO4,由此,在脱硝催化剂中加入活性炭既不影响脱硝催化剂的活性,还能显著增强脱硝催化剂的抗SO2和抗水蒸气中毒性能。

根据本发明的一个实施例,在S400中,含有钛源溶液、铝源溶液与氨水的混合液的pH并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,含有钛源溶液、铝源溶液与氨水的混合液的pH可以为9~11。

该步骤中,具体的,将钛源溶液、铝源溶液、氨水通过并流的方式,按一定流速滴入装有少量去离子水的反应釜中,该反应釜中设有搅拌装置,保证溶液混合均匀、反应充分,并且钛源溶液与铝源溶液滴入速度相同,控制氨水的滴入速度,将反应液的pH值控制在9~11之间,共沉淀得到氢氧化钛与氢氧化铝的沉淀混合物,最后将活性炭与上述得到的沉淀混合物混合。

S500:将偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂溶解于草酸中

该步骤中,将偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂溶解于草酸中。发明人发现,将偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂溶解于草酸中有利于偏钨酸铵、偏钒酸铵在催化剂中均匀分散,从而提高脱硝蜂窝蓄热体的品位。

根据本发明的一个实施例,含有偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂和草酸的混合液的pH并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,含有偏钨酸铵、偏钒酸铵试剂和草酸的混合液的pH可以为5~7。

S600:将氯化铁和氯化镧与S500所得溶液进行混合

该步骤中,将氯化铁和氯化镧与S500所得溶液进行混合,以便得到含有钨、钒、铁、镧的混合溶液。

S700:将S300所得蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于S400所得到的含有活性炭的沉淀混合物中

该步骤中,将S300所得蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于S400所得到的含有活性炭的沉淀混合物中。

根据本发明的一个实施例,浸渍的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,浸渍的温度可以为35~60摄氏度,时间可以为8~15h。

该步骤中,具体的,将S300所得蓄热体胚体用去离子水清洗后进行酸活化处理,然后清洗沥干后浸渍于S400所得到的含有活性炭的沉淀混合物中。

S800:将S700中得到的蓄热体进行干燥和焙烧处理

该步骤中,将S700中得到的蓄热体进行干燥和焙烧处理,由此,可脱除该蓄热体中的多余水分,可进一步提高脱硝蜂窝蓄热体的品位。

根据本发明的一个实施例,干燥的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,干燥的温度可以为85~115摄氏度,时间可以为8~15h。

根据本发明的再一个实施例,焙烧的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,焙烧的温度可以为350~750摄氏度,时间可以为5~8h。

该步骤中,具体的,将S700得到的蓄热体取出并将其孔内的残余吹净,然后在85~115℃条件下干燥8~15h后,在350~750℃条件下焙烧5~8h后称重。反复数次,直至重量不再增加。

S900:将S800得到的固体浸渍入等体积的含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,并且进行干燥和焙烧处理

该步骤中,将S800得到的固体浸渍入等体积的含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,并且进行干燥和焙烧处理,以便得到脱硝蜂窝蓄热体。

根据本发明的一个实施例,浸渍的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,浸渍的温度可以为15~30摄氏度,时间可以为8~15h。

根据本发明的再一个实施例,干燥的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,干燥的温度可以为85~115摄氏度,时间可以为8~15h。

根据本发明的又一个实施例,焙烧的温度和时间并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本发明的一个具体实施例,焙烧的温度可以为350~600摄氏度,时间可以为5~8h。

需要说明的是,制备过程中钛源溶液、铝源溶液、氨水、偏钨酸铵、偏钒酸铵、氯化铁、氯化镧、活性炭等原料的的浓度或用量以能满足最终所得脱硝蜂窝蓄热体中的脱硝催化剂(脱硝蜂窝蓄热体中脱硝催化剂为5~40重量份)包括:10~60重量份的TiO2-Al2O3复合氧化物载体;10~50重量份的活性炭主活性成分;5~20重量份的V2O5-WO3复合氧化物辅助活性成分;0.1~20重量份的助剂,其中,所述助剂为铁和镧,所述TiO2-Al2O3复合氧化物载体中Ti与Al元素的摩尔比为1:(0.01~2);所述V2O5-WO3复合氧化物辅助活性组分中V与W元素的摩尔比为1:(0.1~5);所述助剂中铁和镧的质量分别独立地为所述脱硝蜂窝蓄热体总质量的0.1~10%为准。

由此,根据本发明提出的制备脱硝蜂窝蓄热体的方法通过采用蜂窝体状的脱硝催化剂,可使得脱硝催化剂的比表面积相较于其他形状(如球状、圆柱体状等)的大,有利于增大脱硝催化剂与反应介质的接触面积,从而提高脱硝反应的效率。当脱硝催化剂为蜂窝体状时,脱硝催化剂的比表面积在320m2/m3以上,机械强度大于2.5MPa,还原氮氧化物的催化活性可高达96%。脱硝催化剂以TiO2-Al2O3复合氧化物为载体,以活性炭为主要活性成分,V2O5-WO3为辅助活性成分,且掺入稀土元素镧(La)作为助剂,其中,活性炭具有非常发达的空隙结构和巨大的比表面积,因而具有很强的吸附性,同时,因活性炭表面含有多元含氧官能团,能优先吸附烟气中的SO2和水蒸气,将之氧化并生成H2SO4,由此,在脱硝催化剂中加入活性炭既不影响脱硝催化剂的活性,还能显著增强脱硝催化剂的抗SO2和抗水蒸气中毒性能。通过在脱硝蜂窝蓄热体中加入铁和镧,能够显著提高脱硝催化剂的低温活性。通过将脱硝催化剂负载于脱硝蜂窝蓄热体上,使脱硝蜂窝蓄热体兼具蓄热和脱硝的功能,从而无需单独设置蓄热体和脱硝催化剂,如此可节省布置空间,节约成本。通过脱硝蜂窝蓄热体的蓄热作用,根据需要进行布置,可以使脱硝蜂窝蓄热体内的脱硝催化剂稳定在最适宜温度范围内进行脱硝反应,脱硝效率高,减排效果显著。需要说明的是,上述针对脱硝蜂窝蓄热体所描述的特征和优点同样适用于该制备脱硝蜂窝蓄热体的方法,此处不再赘述。

下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)将28g焦宝石、30.4g堇青石、7.2g高岭土、14.4g石英、2.59g搪瓷粉末、0.5g甲基纤维素、0.91g甘油混合,并加入适量的去离子水进行捏合炼制,得到泥料备用。

(2)将上述泥块进行陈腐,陈腐环境温度为30℃,陈腐时间为48h,经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料;

(3)将蜂窝体坯料送入干燥机内定型、干燥,在1200摄氏度的温度条件下烧制得到蓄热体胚体;

(4)取12.13g硫酸氧钛、5.06g氯化铝,分别溶解于适量的去离子水中,搅拌均匀,分别制得钛源溶液和铝源溶液,两者浓度之比为1:0.5。将钛源溶液、铝源溶液、氨水通过并流的方式,按一定流速滴入装有少量去离子水的反应釜中,该反应釜中设有搅拌装置,保证溶液混合均匀、反应充分。钛源溶液与铝源溶液滴入速度相同,控制氨水的滴入速度,将反应液的pH值控制在10左右,共沉淀得到氢氧化钛与氢氧化铝的沉淀混合物。

将2.88g活性炭与上述得到的沉淀混合物混合,并加入去离子水调节混合物的pH值,将pH值控制在9左右。

(5)将2.06g偏钨酸铵、1.90g的偏钒酸铵试剂溶解于适量的草酸中,调整草酸的加入量,控制溶液pH值在6左右,溶液中钒钨的摩尔比为1:0.5。

(6)将1.30g氯化铁(FeCl3)、1.69g氯化镧(LaCl3)溶解于适量的去离子水中,得到氯化铁和氯化镧的混合溶液。将该溶液与步骤(5)得到的溶液混合,得到含有钨、钒、铁、镧的混合溶液;

(7)将上述蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于步骤(4)所得到的含有活性炭的沉淀混合物中,浸渍温度为40摄氏度,浸渍12h后,将蓄热体胚体取出并将其孔内的残余沉淀混合物吹干净;

(8)将步骤(7)中得到的蓄热体在105摄氏度下干燥12h后,再在550摄氏度条件下焙烧5h后称重,反复数次,直至重量不再增加;

(9)将步骤(8)得到的固体浸渍入等体积的上述含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,浸渍温度为20摄氏度,浸渍时间12h后,在105摄氏度下干燥12h,然后在550摄氏度下焙烧8h后得到脱硝蜂窝蓄热体。

取长度为50mm的上述脱硝蜂窝蓄热体(截面为5mm×5mm正方形),通过颗粒强度测定仪测得该催化剂轴向机械强度为2.8MPa。所制得的脱硝蜂窝蓄热体通过固定床催化剂评价装置进行活性评价,空速5000h-1,烟气中NH3/NO为1,控制反应温度为250~300摄氏度,脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可达87%。

实施例2

(1)将21g焦宝石、28g堇青石、7.7g高岭土、13.3g石英、5g搪瓷粉末、1g甲基纤维素、2g甘油混合,并加入适量的去离子水进行捏合炼制,得到泥料备用。

(2)将上述泥块进行陈腐,陈腐环境温度为25℃,陈腐时间为48h,经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料;

(3)将蜂窝体坯料送入干燥机内定型、干燥,在1200摄氏度的温度条件下烧制得到蓄热体胚体;

(4)取10.74g硫酸氧钛、8.96g氯化铝,分别溶解于适量的去离子水中,搅拌均匀,分别制得钛源溶液和铝源溶液,两者浓度之比为1:1。将钛源溶液、铝源溶液、氨水通过并流的方式,按一定流速滴入装有少量去离子水的反应釜中,该反应釜中设有搅拌装置,保证溶液混合均匀、反应充分。钛源溶液与铝源溶液滴入速度相同,控制氨水的滴入速度,将反应液的pH值控制在10左右,共沉淀得到氢氧化钛与氢氧化铝的沉淀混合物。

将6.6g活性炭与上述得到的沉淀混合物混合,并加入去离子水调节混合物的pH值,将pH值控制在9左右。

(5)将3.11g偏钨酸铵、1.43g的偏钒酸铵试剂溶解于适量的草酸中,调整草酸的加入量,控制溶液pH值在7左右,溶液中钒钨的摩尔比为1:1。

(6)将2.23g氯化铁(FeCl3)、2.32g氯化镧(LaCl3)溶解于适量的去离子水中,得到氯化铁和氯化镧的混合溶液。将该溶液与步骤(5)得到的溶液混合,得到含有钨、钒、铁、镧的混合溶液;

(7)将上述蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于步骤(4)所得到的含有活性炭的沉淀混合物中,浸渍温度为40摄氏度,浸渍12h后,将蓄热体胚体取出并将其孔内的残余沉淀混合物吹干净;

(8)将步骤(7)中得到的蓄热体在105摄氏度下干燥12h后,再在500摄氏度条件下焙烧5h后称重,反复数次,直至重量不再增加;

(9)将步骤(8)得到的固体浸渍入等体积的上述含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,浸渍温度为20摄氏度,浸渍时间12h后,在105摄氏度下干燥12h,然后在500摄氏度下焙烧8h后得到脱硝蜂窝蓄热体。

取长度为50mm的上述脱硝蜂窝蓄热体(截面为5mm×5mm正方形),通过颗粒强度测定仪测得该催化剂轴向机械强度为3.2MPa。所制得的脱硝蜂窝蓄热体通过固定床催化剂评价装置进行活性评价,空速5000h-1,烟气中NH3/NO为1,控制反应温度为250~300摄氏度,脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可达96%。

实施例3

(1)将17.4g焦宝石、30g堇青石、4.2g高岭土、8.4g石英、8.16g搪瓷粉末、3.79g甲基纤维素、3.05g甘油混合,并加入适量的去离子水进行捏合炼制,得到泥料备用。

(2)将上述泥块进行陈腐,陈腐环境温度为30℃,陈腐时间为48h,经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料;

(3)将蜂窝体坯料送入干燥机内定型、干燥,在1200摄氏度的温度条件下烧制得到蓄热体胚体;

(4)取10.99g硫酸氧钛、18.32g氯化铝,分别溶解于适量的去离子水中,搅拌均匀,分别制得钛源溶液和铝源溶液,两者浓度之比为1:2。将钛源溶液、铝源溶液、氨水通过并流的方式,按一定流速滴入装有少量去离子水的反应釜中,该反应釜中设有搅拌装置,保证溶液混合均匀、反应充分。钛源溶液与铝源溶液滴入速度相同,控制氨水的滴入速度,将反应液的pH值控制在10左右,共沉淀得到氢氧化钛与氢氧化铝的沉淀混合物。

将5g活性炭与上述得到的沉淀混合物混合,并加入去离子水调节混合物的pH值,将pH值控制在9左右。

(5)将4.35g偏钨酸铵、0.67g的偏钒酸铵试剂溶解于适量的草酸中,调整草酸的加入量,控制溶液pH值在6左右,溶液中钒钨的摩尔比为1:3。

(6)将1.52g氯化铁(FeCl3)、3.39g氯化镧(LaCl3)溶解于适量的去离子水中,得到氯化铁和氯化镧的混合溶液。将该溶液与步骤(5)得到的溶液混合,得到含有钨、钒、铁、镧的混合溶液;

(7)将上述蓄热体胚体进行酸化处理后浸渍于步骤(4)所得到的含有活性炭的沉淀混合物中,浸渍温度为40摄氏度,浸渍12h后,将蓄热体胚体取出并将其孔内的残余沉淀混合物吹干净;

(8)将步骤(7)中得到的蓄热体在105摄氏度下干燥12h后,再在550摄氏度条件下焙烧5h后称重,反复数次,直至重量不再增加;

(9)将步骤(8)得到的固体浸渍入等体积的上述含有钨、钒、铁、镧的混合溶液中,浸渍温度为20摄氏度,浸渍时间12h后,在105摄氏度下干燥12h,然后在550摄氏度下焙烧8h后得到脱硝蜂窝蓄热体。

取长度为50mm的上述脱硝蜂窝蓄热体(截面为5mm×5mm正方形),通过颗粒强度测定仪测得该催化剂轴向机械强度为3.8MPa。所制得的脱硝蜂窝蓄热体通过固定床催化剂评价装置进行活性评价,空速5000h-1,烟气中NH3/NO为1,控制反应温度为250~300摄氏度,脱硝蜂窝蓄热体的脱硝活性可达93%。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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