一种水泥窑炉烟气scr脱硝催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水泥窑炉烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，该种脱硝催化剂在烟 气温度200~280°C之间仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗水抗硫性能，属于催化技术 领域。
【背景技术】
[0002] 随着"十二五"期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，单纯的低氮燃烧技术 已无法满足现行排放标准的要求，选择性催化还原（SCR)技术因其高效可靠的脱硝性能已 开始在国内燃煤电厂应用。SCR的主要原理是以NH 3为还原剂，在脱硝催化剂的作用下，选 择性地将NOx还原成N2。
[0003] 目前应用最广泛的是高温催化剂，由于其催化剂活性温度较高，范围在300~ 430°C左右，因而在火电厂应用采用高含尘布置方式，即布置在锅炉省煤器之后、空预器之 刖。
[0004] 水泥窑炉排放的氮氧化物占到国内氮氧化物排放总量的很大一部分，是仅次于火 电厂的排放源，根据对水泥窑炉烟气的分析，有如下特点：
[0005] (1)水泥窑炉排放的烟气温度通常在200°C~280°C之间波动。
[0006] (2)水泥窑炉排放的烟气中的粉尘浓度基本上在100g/Nm3至200g/Nm 3之间变化。
[0007] (3)水泥窑炉排放烟气的含湿量较大，通常在15%~20%之间波动。
[0008] 综上所述，水泥窑炉的烟气温度相对较低，大多在200~280°C之间，所处的烟气 环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、烟气的含湿量较大、重金属浓度较高等，使得催化剂 处于易磨损、易堵塞、易中毒的条件下，使得催化剂需要频繁的口常维护（如吹灰清洁），并 大大缩短了使用寿命，增大了运行成本，目前还没有适用于水泥窑炉排放烟气脱硝催化剂。
【发明内容】
[0009] 本发明针对上述问题，提供一种水泥窑炉烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，该种 催化剂在烟气温度200~280°C之间仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗水抗硫性能。为 实现SCR脱硝技术在水泥窑炉烟气温度在200~280°C之间的领域的应用提供相应的脱硝 催化剂。
[0010] 按照本发明提供的技术方案，一种水泥窑炉烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，按 重量份计制备步骤如下：
[0011] (1)偏钒酸铵溶液的制备：称取偏钒酸铵6~10份，在50~60°C将称取的偏钒酸 钱搅拌溶解于含有3~6. 5份乙醇胺的水溶液中，乙醇胺的水溶液浓度为6~7g/mL ;
[0012] (2)硝酸锌溶液的制备：取硝酸锌11~15份溶解于50~70份的水中；
[0013] (3) -次混合：称取钛钨钥粉60~85份，在其中加入2~3份烷基磺酸钠盐，70~ 80份去离子水，加热到95~KKTC，保持恒温的同时搅拌10~30min使混合物成颗粒状， 再在其中加入20~30份不锈钢纤维，搅拌均匀后加入步骤（1)制备的偏钒酸铵溶液、步骤 ⑵制备的硝酸锌溶液和10~20份水性增黏树脂，混合后加热到95~100°C，保持恒温同 时搅拌均匀至混合物成颗粒状，形成一次微结构；
[0014] ⑷一次压出干燥和锻烧：将步骤⑶得到的一次微结构在热压机上压成条块状； 将其在90~KKTC条件下干燥24~36h，然后在450~50(TC条件下锻烧2~3h，得到锻 烧后的固体；
[0015] (5)二次混合：将步骤（4)得到的固体粉碎，在其中加入10~20份丙烯酸改性聚 氨酯乳液，6~10份烷基苯磺酸钠盐，搅拌均匀至混合物成颗粒状，形成二次微结构；
[0016] (6)二次压出干燥和锻烧：将步骤（5)得到的二次微结构在前端装有催化剂模具 的热压机上进行热压成蜂窝状固体；将其在90~100°C条件下干燥18~24h，最后在600~ 800°C条件下锻烧2~3h，得到产品适用于水泥窑炉烟气的SCR脱硝催化剂。
[0017] 所述产品中的有效成分配方比例按重量份计如下：Ti0250~60份，WO 3Il~20份， M〇0320~30份，V2055~10份，硝酸锌1~5份，不锈钢纤维2~10份。
[0018] 所述钛钨钥粉中三氧化钥的含量为9%~12%，经过表面羟基改性处理，BET比表 面积小于60m 2/g，X射线衍射峰高大于160mm。
[0019] 本发明制备的催化剂孔径不小于3. 2_，经二次干燥和锻烧后形成二次微结构和 合理的孔径分布，在制备过程中加入丙烯酸改性聚氨酯乳液以及烷基苯磺酸钠盐等使压出 成型时压力小，表面光滑，摩擦系数小，不利于粉尘在催化剂表面的附着，减少了蜂窝式催 化剂在高含尘烟气条件下的堵灰和中毒风险，添加的硝酸锌也进一步提高了催化剂的抗中 毒能力。通过添加催化剂助剂W0 3、MoO3及稀土元素，将助剂原子渗透到钛白粉晶格中，形 成Ti-W/Μο/Μ-Ο固溶体，改善了催化剂的耐磨性能，同时提高了催化剂的低温活性并拓宽 了 SCR反应的活性温度区间，适应了烧结机烟气100~150°C的温度范围，因此，使用该方法 制备的蜂窝式催化剂在烟气含尘量高达60~150g/Nm 3时仍然具有良好的氮氧化物去除率 和抗灰堵抗中毒性能，提高了脱硝催化剂在高含尘烟气条件下的适应性，实现脱硝催化剂 技术在高含尘烟气条件下的突破。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021] 以下实施例中偏钒酸铵购自大连银河金属材料有限公司；乙醇胺购自淄博莱沃化 工有限公司；硝酸锌购自国药集团化学试剂有限公司；钛钨钥粉购自四川华铁钒钦科技股 份有限公司；烷基磺酸钠盐购自上海磊柯化工有限公司；不锈钢纤维购自南京兴兴纤维制 品有限公司；丙烯酸改性聚氨酯乳液购自无锡市康衡化学品有限公司；烷基苯磺酸钠盐购 自上海库伟贸易有限公司。
[0022] 实施例1
[0023] 一种水泥窑炉烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
[0024] (1)偏钒酸铵溶液的制备：称取偏钒酸铵6kg，在50°C时将称取的偏钒酸铵搅拌溶 解于3kg乙醇胺的水溶液中，乙醇胺的水溶液浓度为6g/mL ;
[0025] (2)硝酸锌溶液的制备：取Ilkg硝酸锌溶解于50L的去离子水中；
[0026] (3) -次混合：称取含三氧化钥质量9%的钛钨钥粉60kg，在其中加入2kg烷基磺 酸钠盐，70L去离子水，加热到95°C，保持恒温同时搅拌10分钟使混合物成颗粒状，再在其 中加入20kg不锈钢纤维，搅拌均匀后加入步骤（1)中制备的偏钒酸铵溶液，步骤（2)中制 备的硝酸锌溶液，IOkg水性增黏树脂，加热到95°C，保持恒温同时搅拌均匀至混合物成颗 粒状；
[0027] (4) -次压出干燥和锻烧：将步骤（3)得到的固体在压机上进行简单压成条块状； 在90°C条件下干燥24小时；然后在450°C条件下锻烧2小时；
[0028] (5)二次混合：将步骤⑷得到的固体粉碎，在其中加入IOkg丙烯酸改性聚氨酯 乳液，6kg烷基苯磺酸钠盐，搅拌均匀至混合物成颗粒状；
[0029] (6)二次压出干燥和锻烧：将步骤（5)得到的固体在前端装有孔径为3. 2mm的热 压机上进行热压成蜂窝状；在90°C条件下干燥18h，最后在600°C条件下锻烧2h，得到产品 适用于水泥窑炉烟气的SCR脱硝催化剂。
[0030] 其中，TiO2重量在催化剂总重量中占58. 5%，WO3重量在催化剂总重量中占 14. 5%，MoO3重量在催化剂总重量中占12%，V2O5重量在催化剂总重量中占8%，硝酸锌重 量在催化剂总重量中占1. 5%，不锈钢纤维重量在催化剂总重量中占5. 5%。
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