一种脱硝催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种脱硝催化剂及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）配制质量浓度为0.15%～0.5%的聚丙烯酰胺水溶液；（2）将脱硝催化剂单体端部一段浸入步骤（1）所制备的溶液中；（3）取出单体并用压缩风吹净孔道液体，然后经干燥、焙烧过程制得脱硝催化剂。该方法制备的脱硝催化剂的端面强度和耐磨性均得到了大幅提高，可以应用在装备了声波吹灰器的高粉尘燃煤锅炉烟气SCR处理装置上。
【专利说明】一种脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，具体地说涉及一种端面经过强化处理的脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]选择性催化还原(SCR)是一种成熟的烟气脱硝工艺技术，广泛应用于发电厂燃煤锅炉的烟气处理。该工艺以NH3作为还原剂，在催化剂存在的情况下，将烟气中的NOx选择性的还原为氮气。
[0003]SCR脱硝工艺的关键是催化剂。如今工业应用的催化剂多为以TiO2为基体，以钨和钒的氧化物为活性组分。成型工艺多选择直接挤出成型。该类型催化剂为均质催化剂，催化剂整体均具有催化活性。但是，燃煤锅炉烟气中含有大量的粉尘，这就会对蜂窝(或波纹)催化剂产生磨蚀，其中催化剂迎风面端部尤为严重，此外，工况下气流的流速变化和声波吹灰器的运行，都会使催化剂在模块箱体中发生震动，此时，催化剂端部受到的冲击也最大。
[0004]催化剂的磨蚀和破裂损坏达到一定的程度后，需要对催化剂进行更换，从而缩短了催化剂的使用寿命。CN101428240A中公开一种选择性催化还原烟气脱硝催化剂，该方法将已经含有催化剂成分的干燥单体锯切后，按以下步骤制得:(I)将单体一端端部在密度为1.41-1.45kg/L的铝盐水溶液中浸溃5-12秒；(2)用风机吹气15-25秒，将单体浸溃端部表面多余的硬化液吹干净；(3)将浸溃硬化液后的单体放置在煅烧炉内煅烧进行硬化处理，制得催化剂，所述的铝盐为磷酸二氢铝。CN101516509A公开了一种催化剂的制备方法，该方法对载带催化剂成分的载体结构体的端面部分，依次进行下述工序，(I)浸溃于按金属的摩尔数为2.7?3.88摩尔/升的金属盐水溶液中的工序，(2)使其干燥的工序，(3)再次浸溃于按金属的摩尔数为2.7?3.88摩尔/升的金属种类与前述金属盐水溶液相同的金属盐水溶液中的工序，以及(4)进行烧成处理，使催化剂端面固化的工序。上述专利中公布的方法可以不同程度的提高催化剂的端面强度和耐磨性，但是提高的效果均比较有限；此夕卜，前者还存在着所需的浸溃液质量分数高且浓度范围小等不足，导致操作难于控制、重复性差，后者存在需要二次浸溃、工序复杂、成本高等缺点。
[0005]以TiO2为基体的整体成型式脱硝催化剂应用广泛，具有良好的催化效果，但却有抗压和抗震强度低的缺点，尤其是催化剂端面受到气流冲刷和声波吹灰震荡冲击的双重影响。因此，开发出具有强化端面，且操作简单、成本低的催化剂制备方法非常重要。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种脱硝催化剂及其制备方法。该方法制备的脱硝催化剂的端面强度和耐磨性均得到了大幅提高，可以应用在装备了声波吹灰器的高粉尘燃煤锅炉烟气SCR处理装置上。
[0007]一种脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤:
(O配制质量浓度为0.15%?0.5%的聚丙烯酰胺水溶液； (2)将脱硝催化剂单体端部一段浸入步骤(I)所制备的溶液中；
(3)取出单体并用压缩风吹净孔道液体，然后经干燥、焙烧过程制得脱硝催化剂。
[0008]本发明方法所述的聚丙烯酰胺水溶液配制过程中控制搅拌速度不高于600转/分钟，优选搅拌速度为400?600转/分钟。
[0009]本发明方法中所述的脱销催化剂单体以TiO2为主要基体，以钨和钒的氧化物为活性组分并掺杂必要的粘结剂和助挤剂，经蜂窝成型设备挤出、干燥和焙烧后得到。
[0010]本发明方法中浸溃过程催化剂端部浸入深度为15-30mm，浸溃时停留时间不小于10秒。
[0011]本发明方法中干燥温度为100_120°C,干燥时间为2?12小时,优选3?6小时。
[0012]本发明中焙烧温度为400-600°C，恒温时间3?15小时，优选4?8小时。
[0013]一种脱硝催化剂，采用上述脱硝催化剂的制备方法进行制备。
[0014]与现有技术相比，本发明一种脱硝催化剂及其制备方法具有如下优点:
(1)本发明方法制备的脱硝催化剂相比常规的脱硝催化剂(同样经过端面强化处理)具有较高的端面强度和耐磨性，端面强度最高可达1.18 MPa，端面基本无裂纹，磨蚀损失率最小为3.96%，能够适用于各种工况条件的SCR处理装置上；
(2)本发明方法中所用的聚丙烯酰胺为传统工业原料，相比现有技术中采用的无机胶黏剂或有机胶黏剂具有所适用的浸溃液中聚丙烯酰胺含量低并且聚丙烯酰胺溶液质量浓度范围宽，操作过程简单，易于控制，成本低，一次浸溃就能够大幅提高端面强度和耐磨性，并且重复性好，端面均无裂痕；
(3)通过研究发现，聚丙烯酰胺聚合物在溶解配制过程中所采用的搅拌条件对脱销催化剂的端面强化效果有重要影响，本发明方法中所采用的搅拌转速低于600转/分钟能够进一步提闻端面强化的效果。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例进一步说明本发明的作用及效果，但是所述实施例不应理解为对本发明范围的限制。
[0016]实施例1
催化剂单体制备:按催化剂的重量含量计含有TiO2为75%，钨和钒的氧化物为5%，其余为必要的粘结剂和助挤剂。将所有物料混合均匀后加入适量的蒸馏水，混合成均匀的泥料，泥料经练制和陈化后由蜂窝磨具挤出成型，最后经烘干和焙烧后切割成催化剂单体。所制备催化剂单体的孔隙率为70%，壁厚为1.5mm。浸溃液配置:称取0.5g聚丙烯酰胺于300g水中，400转/分钟搅拌I小时，固体全部溶解。催化剂浸溃:为了便于考查本浸溃液对催化剂的强化作用，按照国家标准GB/T1964-1996《多孔陶瓷压缩强度试验方法》的要求切割催化剂样品，规格为直径20mm高20mm的圆柱体，每组样品为5个。将催化剂样品完全放置于浸溃液中10秒后取出，用压缩风吹净内部孔道中的液体。催化剂烘干:将催化剂放置于恒温恒湿箱中，温度为110°C，湿度为75%?95%，烘干时间为4小时。催化剂焙烧:将烘干后的催化剂放置于空气气氛下，温度为500°C,焙烧5小时。
[0017]实施例2
除浸溃时间为15秒外，其他与实施例1相同。[0018]实施例3
除烘干时间为2小时外，其他与实施例1相同。
[0019]实施例4
催化剂单体制备同实施例1。浸溃液配置:称取1.0g聚丙烯酰胺于300g水中，500转/分钟搅拌I小时，固体全部溶解。催化剂浸溃、烘干和焙烧的过程及参数同实施例1。
[0020]实施例5
催化剂单体制备同实施例1。浸溃液配置:称取1.5g聚丙烯酰胺于300g水中，600转/分钟搅拌I小时，固体全部溶解。催化剂浸溃、烘干和焙烧的过程及参数同实施例1。
[0021]比较例I
除浸溃时间为5秒外，其他与实施例1相同。
[0022]比较例2
催化剂单体制备同实施例1，但没有后续的浸溃、烘干和焙烧等处理过程。
[0023]比较例3
除浸溃液制备搅拌速率为1000转/分钟外，其他与实施例1相同。
[0024]比较例4
制备催化剂单体的方法同实施例1。
[0025]按照国家标准GB/T1964-1996《多孔陶瓷压缩强度试验方法》的要求切割催化剂样品。
[0026]按CN101428240A方法将催化剂样品浸溃在密度为1.43kg/L的磷酸二氢铝溶液中10秒，取出单体静止8秒，并用压缩风吹20秒，最后将单体放置于500°C下焙烧4小时。
[0027]为了考察催化剂抗压强度的提高比例，设置实验I。
[0028]实验1:
按照国家标准GB/T1964-1996《多孔陶瓷压缩强度试验方法》的要求切割催化剂样品，将样品平放在抗压强度测试仪测试平台上，通过加载压力来测定常温催化剂抗压强度。本实验所使用的测试仪器为湘潭湘仪仪器有限公司生产的数显工程材料抗压强度仪。
[0029]记录载体样品涂覆前和焙烧后的重量，见表1:
表1抗压强度测试结果
【权利要求】
1.一种脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:(I)配制质量浓度为0.15%?0.5%的聚丙烯酰胺水溶液；(2)将脱硝催化剂单体端部一段浸入步骤(I)所制备的溶液中；(3)取出单体并用压缩风吹净孔道液体，然后经干燥、焙烧过程制得脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的聚丙烯酰胺水溶液配制过程中控制搅拌速度不高于600转/分钟。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述的聚丙烯酰胺水溶液配制过程中搅拌速度为400?600转/分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的脱销催化剂单体以TiO2为主要基体，以钨和钒的氧化物为活性组分并掺杂必要的粘结剂和助挤剂，经蜂窝成型设备挤出、干燥和焙烧后得到。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:浸溃过程催化剂端部浸入深度为15-30mm,浸溃时停留时间不小于10秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的干燥温度为100-120°C，干燥时间为2?12小时。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于:所述的干燥时间为3?6小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的焙烧温度为400-600°C，焙烧时间3?15小时。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于:所述的焙烧时间为4?8小时。
10.一种脱硝催化剂，其特征在于:采用权利要求1-9中任一方法进行制备。
【文档编号】B01D53/90GK103769224SQ201210408424
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2012年10月24日
【发明者】刘新友, 王学海 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院