一种具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，尤其涉及一种具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]烟气中排放的氮氧化物(N0X)，不仅会引起一系列环境污染，如破环臭氧层，酸雨、温室效应、光化学烟雾等，而且会危害植物生长，引起人类的呼吸道疾病。N0X排放的来源主要来自电力、热力生产和供应业。近几年由于N0X排放引起的社会问题日益显著，国家环保局对N0X减排提出了更加严格的要求，随着国家对N0X排放标准的越来越高，根据《国家环境保护“十二五”规划》要求，“十二五”期间我国氮氧化物排放量要减少10%，到2015年，氮氧化物的排放量降为2046.2万吨，因此当前我国N0X提效减排迫在眉睫。SCR脱硝技术由于脱硝效率高、选择性好等优点，因此，现如今已成为烟气脱硝的主流技术。
[0003]电厂的脱硝技术主要是SCR，SCR脱硝技术是指在高温度下，N0X和NH3能够在催化剂作用下，生成无毒的氮气和水。但是现有的SCR反应器安装在省煤器和空气预热器之间，属于高尘和高硫布置，烟气中含水率高；当烟气的含水率大于10%时，在使用过程中由于破坏催化剂机械强度和抑制催化剂活性使得脱硝效率由90?95%降低至80?85%，并且还影响催化剂的使用寿命，使得催化剂的使用寿命由3?3.5年降低至2?2.5年。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，具体技术方案如下:
一种具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂以二氧化钛为载体，以五氧化二钒为活性成分，加入助剂三氧化钨、有机粘结剂和成型助剂挤出成型后用防水剂进行表面处理，所述五氧化二钒相比于二氧化钛的重量百分比为1.8?2.5%，所述催化剂是通过以下步骤制备获得:
步骤1:按重量计，取80?90份二氧化钛、5?10份三氧化妈，放入球磨机中，再向球磨机中加入42.5?50份水和17?20份氨水后球磨1?2小时，球磨机的筒体转速为20r/min，即获得二氧化钛浆液；
步骤2:当二氧化钛浆液中的水分含量大于30%时，再继续球磨1?2个小时直至二氧化钛浆液中的水分小于或等于30%时，向二氧化钛浆液中加入120?150重量份2wt%偏钒酸铵水溶液、12?16重量份的玻璃纤维，球磨1?2个小时即成混合浆料；
步骤3:当混合浆料中的水分含量大于27%时，再继续球磨1?2个小时直至混合浆料中的水分小于或等于27%时，向混合浆料中添加65?75重量份的水、26?30重量份的氨水，再向球磨机中加入5.3~5.8重量份的聚氧化乙稀和6.5~6.9重量份的羧甲基纤维素，球磨1.5?2个小时即成泥料；
步骤4:将泥料通过小型挤出机挤出成型后在马弗炉中进行煅烧，即得到半成品； 步骤5:煅烧后的半成品放入防水剂中吸附浸渍1?2h后在250°C干燥12小时即得到所述具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂。
[0005]作为上述技术方案的改进，所述步骤1中二氧化钛与三氧化钨的质量比为(9?16):
Ιο
[0006]作为上述技术方案的改进，所述步骤1中球磨机内二氧化钛和三氧化钨的总重量:水的重量:氨水的重量=10:5:2。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述步骤1中的氨水的质量分数为25%?28%，步骤3中的氨水的质量分数为25%?28%。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述步骤2中的质量分数为2%的偏钒酸铵水溶液在加入二氧化钛浆液时的温度为75?85°C。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述步骤4中的煅烧温度为550°C，煅烧时间为165分钟。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述步骤5中的防水剂是由甲基硅酸钠和水按照甲基硅酸钠:水=1: 14的比例稀释制成，甲基硅酸钠的固体物含量为30%。
[0011]本发明的有益技术效果:所述催化剂以二氧化钛为载体，以五氧化二钒为活性成分，加入助剂三氧化钨、有机粘结剂和成型助剂挤出成型后用防水剂进行表面处理。制作过程中采用玻璃纤维使得偏钒酸铵分散均匀，提高五氧化二钒的转化率及活性;有机粘结剂羧甲基纤维素，助剂聚氧化乙烯提高泥料的可塑性;在泥料中添加三氧化钨并且通过挤出成型后进行煅烧，提高催化剂的机械强度，延长其使用寿命。该催化剂表面附着了一层具有甲基硅酸钠的憎水层，甲基硅酸钠是一种耐高温防水剂，干燥温度为200°C~450°C，保证成型后的催化剂能在200°C~450°C下仍能够保持优良的防水功效，具有优良的抗水性，提高催化剂的使用寿命，而且甲基硅酸钠价格便宜。该催化剂制作步骤简单，采用球磨技术是为了使固体分散均匀、改变催化剂的微孔结构，便于甲基硅酸钠被吸附到催化剂的表面上，增加甲基硅酸钠与催化剂之间的结合力；在球磨时，氨水的浓度变化直接影响微孔结构的均匀性。该催化剂在较低的温度(260~300°C)、高含水率(含水率大于10%)的烟气下运行时，催化剂的脱硝效率仍能达到95%以上，催化剂的环境使用范围拓宽，使用寿命长达3.5?4.5年。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]实施例1
(1)称取80Kg二氧化钛、5Kg三氧化钨，放入球磨机中，再向球磨机中加入42.5Kg水和17Kg质量分数为25%?28%氨水后球磨1小时，球磨机的筒体转速为20r/min，即获得二氧化钛浆液；
(2)当二氧化钛浆液中的水分含量大于30%时，再继续球磨1?2个小时直至二氧化钛浆液中的水分小于或等于30%时，向二氧化钛浆液中加入120Kg质量分数为2%的偏钒酸铵水溶液、12Kg的玻璃纤维，球磨1个小时即成混合浆料，其中质量分数为2%的偏钒酸铵水溶液在加入二氧化钛浆液时的温度为75°C ； (3)当混合浆料中的水分含量大于27%时，再继续球磨1?2个小时直至混合浆料中的水分小于或等于27%时，向混合浆料中添加65Kg的水、26Kg质量分数为25%?28%的氨水，再向球磨机中加入5.3Kg的聚氧化乙烯和6.5Kg羧甲基纤维素，球磨1.5个小时即成泥料；
(4)将泥料通过小型挤出机挤出成型后在马弗炉中进行煅烧，即得到半成品，其中煅烧温度为550°C，煅烧时间为165分钟；
(5)将甲基硅酸钠和水按照甲基硅酸钠:水=1:14的比例稀释制成防水剂，其中甲基硅酸钠的固体物含量为30%;煅烧后的半成品放入防水剂中吸附浸渍lh后在250°C干燥12小时即得到所述具有防水性的蜂窝式脱硝催化剂。
[0014]脱硝效率的测定:
在350°C的温度下，将含有600ppm—氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的钒钨脱硝催化剂中，其中烟气的含水率为15%，烟气通入的速度为SOOOh—1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为96.8%。
[0015]实施例2
(1)称取84Kg二氧化钛、7Kg三氧化钨，放