高比表面积蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物（NOy)是燃烧过程中产生的危害很大很难处理的污染物之一，国家对NOy 排放标准提高到《100mg/Nm3。对于燃煤发电的污染物排放问题，我国出台了环保法规，并 对N化的排放开始征收排污费。脱除氮氧化物最高效又最经济的方法就是选择性催化还原 技术，在脱硝催化剂存在的条件下，N&和NO反应生成N 2和H20。脱硝催化剂是W饥为活性 成分，W二氧化铁为基材制成，来分解火电厂排放的氮氧化物。SCR催化剂安装于反应器中， 烟气通过肉眼可见的催化剂孔道，在催化剂表面与氨气发生反应使烟气净化，同时催化剂 的孔内具有活性位，运些活性位在化合物结构中是酸性基团，烟气中的NO和氨气的反应在 此发生。脱硝催化剂的重要性能包括：脱硝率、抗压强度、磨损率、几何比表面积、SO2/SO3转 化率、微孔比表面积等。其中比表面积，是催化剂暴露在烟气中的面积，比表面积对催化剂 活性影响很大，催化剂的比表面积越高，烟气和催化剂的接触面积则越大，活性越好，脱硝 率相对越高。但普通用于除去氮氧化物的催化剂虽然在一定程度上除去了部分氮氧化物， 但存在催化效率低、催化剂用量大、成本高等不足。原设计的催化剂用量已经达不到脱硝标 准，在无法增加催化剂用量的情况下只能增加催化剂的活性，故为了跟上市场需求，发明一 种高比表面积蜂窝式脱硝催化剂，在催化剂用量相同、运行条件相同时，高比表面积蜂窝式 脱硝催化剂相对活性高，脱硝效率高，可大大降低N化排放量。
【发明内容】
[0003] 本发明首先要解决的技术问题是提供一种高比表面积蜂窝式脱硝催化剂，其活性 高、脱硝效率高，比表面积大，经济型好。
[0004] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：高比表面积蜂窝式脱硝催化剂，包括 W下组分：铁鹤娃粉70-75%、饥0. 2-0. 4%、木棉3-5%、玻璃纤维5. 5-5. 7%、氨水6-7%、去离 子水10-11%、胶水0. 4-0. 6% ;所述催化剂按原料比例配备后，用混炼机混炼为泥料，将泥料 通过模具整体挤压成型制成。 阳0化]在采用上述技术方案的同时，本发明还可W采用或者组合采用W下进一步的技术 方案： 所述铁鹤娃粉W铁白粉为主要原料，其中加入包括=氧化鹤在内的稳定剂。
[0006] 所述铁白粉比表面积可达120m7g。 W07] 所述脱硝催化剂的孔数为30 X 30mm，外形尺寸为156 X 156 X 1050mm，孔径为 4. 933mm，内壁厚为0. 7mm，外壁厚1. 35mm，几何比表面积为677m7m3。
[0008] 本发明的脱硝催化剂比普通15孔脱硝催化剂比表面积高50%，每个立方蜂窝式脱 硝催化剂和烟气的接触面积比普通15孔蜂窝式脱硝催化剂多333m 2,催化剂的活性高，脱硝 效率高，二氧化硫氧化率低，氨气逃逸率低；此外，本发明的脱硝催化剂还具有抗中毒、抗磨 损能力强，体积小，比表面大，经济性好的优势。
[0009] 本发明还提供一种上述高比表面积蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，包括W下步 骤： 1) 泥料混炼：将铁鹤娃粉加入混炼机中，加入去离子水和氨水进行混炼； 2) 混合入胶：加入玻璃纤维、木棉和饥溶液充分混合均匀，调节PH值，当PH值满足一 定条件时，加入胶水进行揽拌，检测泥料的水分和PH值，当水分和PH值达到一定条件时停 止混炼； 3) 卸料预挤：混炼结束后，将泥料从料仓中卸出进行预挤出，预挤出工序是通过预挤出 机，将混炼后的泥料进行抽真空并挤出切割为小方框，易于挤出工序的投料操作； 4) 挤出烘干：通过挤出成型机将泥料成型为多孔蜂窝状催化剂湿胚，密封包装后放入 烘箱内进行烘干直至水分损失达到标准； 5 )般烧切割：将烘干后的催化剂湿胚进行般烧，使其硬化W及催化剂内各个成分凝结， 般烧后的催化剂用切割机切割为设计长度； 6)组装成型：将切割后的催化剂单体组装在模框中，将催化剂模框用塑料薄膜和缠绕 膜进行包装，防止受潮。
[0010] 在采用上述技术方案的同时，本发明还可W采用或者组合采用W下进一步的技术 方案： 所述步骤1)中的泥料混炼具体包括：将铁鹤娃粉加入混炼机中，加入10%去离子水和 部分氨水，开启混炼机使混炼机内奖叶低速旋转lOmin，提高奖叶旋转速度并且关闭排气 n，使混炼机内泥料溫度达到95°C，并在此溫度下揽拌40min。
[0011] 所述步骤2)具体是指：泥料混炼到一定程度后加入玻璃纤维、造孔材料木棉和活 性成分饥溶液，混炼机奖叶高速旋转使所有成分在混炼机中充分混合均匀，奖叶转速达到 750rpm，使木棉与铁白粉均匀融合，揽拌15min后检测泥料PH值，泥料PH值> 7. 7时分两 步加入胶水，继续揽拌lOmin后检测泥料的水分、PH值，当泥料水分为27%-29%之间，且PH 值> 7. 7后混炼结束。
[0012] 所述步骤4)的挤出工序是指通过高压成型机将泥料成型为所需形状，用自动夹具 将成型湿胚泥料转运至提前准备好的贴有海绵的纸板上，然后密封包装后放入干燥车，将 干燥车推进烘箱进行烘干；烘干工序是利用蒸汽加热将催化剂湿胚的水分烘干，每个烘箱 设有溫湿度传感器，在线检测烘箱内部的溫湿度，溫度按照从常溫到60度的升溫曲线，烘 干时间为10天，烘干结束后检测催化剂的减重率，当水分损失达到标准后进行般烧。
[0013] 所述步骤5 )的般烧工序是一个将催化剂湿胚硬化、将催化剂内各个成分凝结的一 个过程，般烧溫度为600°C，同样设有般烧溫度曲线，分为升溫段、高溫段、降溫段=部分，般 烧时间为30h ;切割工序是将催化剂用带银条切割机切割为设计的长度1000mm，在切割机 银条处安装吸风口，将切割产生的灰尘吸收到除尘器中。
[0014] 所述步骤6)的组装工序是将催化剂单体组装与模框中，在燃煤锅炉反应器中单体 催化剂是无法安装的，必须组装在模框中安装于反应器中，模框采用碳钢材质，72条催化剂 单体组装为一个模块，催化剂单体之间采用耐高溫陶瓷纤维棉隔开，W免单体之间发生碰 撞破碎，模框上部采用不诱钢丝网遮盖。
[0015] 通过本发明的方法制备的高比表面积蜂窝式脱硝催化剂具有W下优点：催化剂通 体具有活性，磨损不降低活性；可根据实际烟气条件进行配方设计，针对性强，适应性广； 高溫般烧工艺制成，抗锅炉瞬时高溫能力优越；烟气入口端催化剂用固化剂浸泡提高端面 强度，抗磨损能力强，机械寿命长；超细Ti〇2为基材，活性稳定；特殊配方设计，抗中毒能力 优异；使用范围宽广，可靠性高。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1，高比表面积蜂窝式脱硝催化剂。
[0017] 高比表面积蜂窝式脱硝催化剂，其原材料及配比如表1 :_ 表1 :
主要原材料铁白粉的选择对催化剂的比表面积起到至关重要的作用，高比表面积蜂 窝式脱硝催化剂选择稳定性好且比表面积高的原材料铁白粉，使成品催化剂的比表面积增 大，我们选择的铁白粉的比表面积可达到120m7g ;铁白粉中添加催化剂所需要的稳定材料 W〇3,减少在生产过程的部分配料工序。同时在混炼过程中添加微量木棉，增大催化剂微孔 的孔径和孔体积，从而提高成品催化剂的比表面积，木棉的添加量可控制在3%-5%之间。
[0018] 本发明高比表面积蜂窝式脱硝催化剂用于脱除烟气中的NOy，蜂窝式脱硝催化剂 安装在省煤器和预热器之间的反应器中，烟气溫度在300-400°C，烟气通过蜂窝式催化剂孔 道，氨气和空气混合均匀后同时进入反应器中，烟气中的NOy在催化剂表面与氨气进行反 应，把N化转化为空气中天然含有的氮气（N2)和水化2〇)。SCR蜂窝式催化剂是由活性金属 和具有多孔结构的陶瓷体组成，催化剂的孔内具有活性位，运些活性位在化合物结构中是 酸性基团，还原反应在此发生。N&通过气相扩散到催化剂表面，NH3由外表面向催化剂孔内 扩散，畑3吸附在活性中屯、上，NH 3与NO X反应生成N 2和H 2〇,反应生成物在催化剂表面脱附， 成和H 2〇通过微孔扩散到催化剂表面，的和H 2〇扩散到气相主体，使烟气中的N〇x浓度达到 排放标准。
[0019] 实施例2,高比表面积蜂窝式脱硝催化剂的制备方法。
[0020] 本实施例的方法主要用于制备实施例1的催化剂，选择好原材料后按照比例配备 原料，首先将铁鹤娃粉加入到混炼机中，加入10%去离子水和部分氨水，开启混炼机使混炼 机内奖叶低速旋转lOmin，提高奖叶旋转速度并且关闭排气口，使混炼机内泥料溫度达到 95°C，并在此溫度下揽拌40min。泥料混炼到一定程度后加入玻璃纤维、造孔材料木棉和活 性成分饥溶液，混炼机奖叶高速旋转