专利名称：一种新型环保无毒催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型环保无毒催化剂，尤其是一种用于烟气脱硝的环保催化剂的制备方法。
背景技术：
NOx是形成温室效应和形成酸雨、光化学烟雾的主要成分，而我国大部燃煤电厂依然采用低NOx燃烧技术，所以燃煤锅炉NOx排放具有排放总量大、单位发电量的NOx排放水平高的特点，因此已严重破坏了生态环境，制约了我国环境保护工作发展，影响、危害了人类健康。我国于1991年制定了第一部《火电厂污染物排放标准)》，在国家颁布的最新排放标准中，对电站NOx排放有了严格的规定，2004年以后的燃煤电厂的NOx最高允许排放浓度为450mg/m3。该排放限值已经接近于目前燃烧过程控制技术所能达到的最高水平，若要进一步降低NOx的排放浓度，必须对烟气进行后处理，可见烟气脱硝将成为我国继脱硫后下一个快速增长的市场。选择性催化还原脱硝技术(SCR)是广泛采用的脱硝技术之一，也是我国各大电力公司投入最多应用最广的脱硝催化技术。目前广泛使用的SCR催化剂主要是V/W/Ti类催化剂，但是这类催化剂不仅价格昂贵，进一步增加了脱硝成本；而且催化剂本身具有很强的毒性，这种催化剂达到使用寿命后，催化活性锐减，其表面附着的剧毒的五氧化二钒，对环境产生极大的危害，简单处理(比如简单的掩埋处理)会造成催化剂的二次污染，而无害化处理五氧化二钒同样花费昂贵，也导致了脱硝成本的极大增加。因此，采用高效低成本、无毒环保的高活性的催化剂，将对我国电力行业的发展起到决定性的作用，成为工业界和学术界关注的焦点。清华大学的专利2008100566 . 2研究出一种用于烟气脱硝的催化剂，该催化剂的活性成分为硫酸亚铁，载体采用凹凸棒土、高岭土、沸石等，解决了二次污染问题，但是制备工艺复杂，制得的催化剂的催化效率不高，脱硝效率难以达到90%，而且催化过程中易于被S02毒化，长期使用效果不佳。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型环保无毒催化剂的制备方法，该催化剂不含剧毒的五氧化二钒，催化效率高，使用寿命长。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案—种新型环保无毒催化剂的制备方法，包括如下步骤(1) 二氧化钛载体浆料的制备将80 95份TW2粉末(比表面积约90m2/g)加入65 75°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌1. 5 2. 5小时；(2)活性组分的加入将30 48份，优选为40 47. 5份!^eSO4溶解于草酸、乳酸或柠檬酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10 25份有机粘结剂和5 8份成型助剂加入，搅拌均勻得到糊状混合体；其中不含五氧化二钒。(3)混练与陈腐上述糊状混合体在真空练泥机中混练0. 5 1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6 8小时，再继续混练、陈腐，重复进行2 5次，得到练制好的泥料；(4)挤出成型将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；(5)干燥和焙烧将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥20 M小时，然后煅烧M 48小时，得到蜂窝状催化剂成品。其中干燥温度为70 110°C ；焙烧温度300 600°C。其中干燥和焙烧过程可以是梯度变换的，70 90°C下干燥10 12小时，90 110°C下干燥10 12小时；300 450°C焙烧12 24小时，450 600°C焙烧12 24小时。上述催化剂的制备过程中还加入下列各种助剂的一种或几种的组合淀粉、甲基纤维素、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、硅溶胶、玻璃纤维和单乙醇胺。上述有机粘合剂为酚醛树脂或呋喃树脂。本发明的有益效果在于该催化剂以硫酸亚铁作为催化剂，二氧化钛粉末作为载体，同时加入各种有助于催化剂成型、分散及成孔的助剂，以挤出形式，在较短的干燥时间和煅烧时间下，得到了强度大、成型性能优良的蜂窝状脱硝催化剂，以无毒且廉价的I^eSO4取代了传统商用脱硝催化剂以剧毒的V2O5和低毒WO3为催化剂和助催化剂配方成分，从而实现了脱硝催化剂的无毒优化过程。在小型燃煤锅炉中试脱硝测试，空速为5000/hr，NOx浓度约为lOOppmv，烟气温度为420°C时，脱硝效率约达95%以上，长期运行后，脱硝效果仍然在80%以上。
具体实施例方式下面将描述本发明的实施例，更进一步了解本发明。实施例1 将质量份为80份的TW2粉末加入65°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2. 5小时；然后将40份!^eSO4溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10份酚醛树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均勻得到糊状混合体； 接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥M小时，然后煅烧M小时，得到蜂窝状催化剂成品。脱硝测试空速为5000/hr，NOx浓度约为lOOppmv，烟气温度为420°C时，脱硝效率达96 %，长期运行后，脱硝效果仍然可达87 %。实施例2 将质量份为95份的TW2粉末加入65°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2. 5小时；然后将40份!^eSO4溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10份呋喃树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均勻得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥24小时，然后煅烧M小时，得到蜂窝状催化剂成品。脱硝测试空速为5000/hr，NOx浓度约为lOOppmv，烟气温度为420°C时，脱硝效率达94%，长期运行后，脱硝效果仍然约80%。实施例3 将质量份为80份的TW2粉末加入65°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2. 5小时；然后将45份!^eSO4溶解于草酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将25份酚醛树脂和8份甲基纤维素加入，搅拌均勻得到糊状混合体； 接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥M小时，然后煅烧M小时，得到蜂窝状催化剂成品。脱硝测试空速为5000/hr，NOx浓度约为lOOppmv，烟气温度为420°C时，脱硝效率达95 %，长期运行后，脱硝效果仍然在80 %以上。实施例4 将质量份为90份的TW2粉末加入65°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌2. 5小时；然后将47. 5份!^eSO4溶解于柠檬酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将20份酚醛树脂和5份甲基纤维素和聚乙烯醇加入，搅拌均勻得到糊状混合体；接着在真空练泥机中混练1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6小时，再继续混练、陈腐，重复进行5次，得到练制好的泥料；将泥料经安装有湿蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥M小时，然后煅烧 24小时，得到蜂窝状催化剂成品。脱硝测试空速为5000/hr，NOx浓度约为lOOppmv，烟气温度为420°C时，脱硝效率达96 %，长期运行后，脱硝效果仍然可达85 %。
权利要求
1.一种新型环保无毒催化剂的制备方法，包括如下步骤(1)二氧化钛载体浆料的制备将80 95份TiO2粉末加入65 75°C的温水中，保持温度恒定，充分搅拌1. 5 2. 5 小时；(2)活性组分的加入将30 48份，优选为40 47. 5份!^eSO4溶解于草酸、乳酸或柠檬酸溶液中，然后在搅拌过程中将形成的溶液缓慢加入二氧化钛载体浆料中，接着将10 25份有机粘结剂和 5 8份成型助剂加入，搅拌均勻得到糊状混合体；(3)混练与陈腐上述糊状混合体在真空练泥机中混练0. 5 1小时，然后在保持湿度不变的条件下进行陈腐6 8小时，再继续混练、陈腐，重复进行2 5次，得到练制好的泥料；(4)挤出成型将泥料经安装有蜂窝钢模具的挤出机挤出为蜂窝体形状；(5)干燥和焙烧将挤出成型的蜂窝体在干燥箱中干燥20 M小时，然后煅烧M 48小时，得到蜂窝状催化剂成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述催化剂中不含五氧化二钒。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用成型助剂为下列一种或几种的组合淀粉、甲基纤维素、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、硅溶胶、玻璃纤维和单乙醇胺；其中有机粘合剂为酚醛树脂或呋喃树脂。。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于其中干燥温度为70 110°C;焙烧温度 300 600"C。
全文摘要
本发明涉及一种新型环保无毒催化剂的制备方法，其中载体TiO2含量为80～95％；活性成分硫酸亚铁含量为40～47.5％，不含五氧化二钒，挤出成型为蜂窝状催化剂。该催化剂脱硝效率达95％左右，可长期使用，对环境无污染，大大降低了脱硝成本。
文档编号B01J23/745GK102380384SQ20111020667
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者丁珂 申请人:丁珂