本发明属于脱硝催化剂制备
技术领域：
，具体是涉及一种SCR脱硝催化剂快速制造工艺。
背景技术：
：目前国内生产的V-W-Ti型脱硝催化剂，即以TiO2为载体，V2O5为活性物质，WO3为助催化剂。传统的V-W-Ti型脱硝催化剂的制备工艺包括物料混炼、泥料降温预处理、陈腐、过滤预挤、成型挤出、一次干燥、二次干燥、煅烧、切割以及包装等工序，其制备工序繁琐、周期长、能耗高。以约20万m3/年的产线为例，综合能耗约1500元/m3，催化剂生产周期约14天，每年在催化剂生产线上能源支出(水、电、蒸汽)约3亿元人民币。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供一种SCR脱硝催化剂快速制造工艺。为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：一种SCR脱硝催化剂快速制造工艺，包括以下步骤：步骤1、混炼：步骤1.1、在混炼机中依次加入钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维并搅拌均匀，之后向所述混炼机中依次加入去离子水、氨水、油酸、甘油并搅拌均匀获得泥料，所述氨水浓度为18～22wt％，所述钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维、去离子水、氨水、油酸以及甘油的重量比为(50～70):(8～15):(2～8):(0.1～1):(5～15):(5～15):(0.1～1):(0.1～1)；步骤1.2、向所述泥料中加入活性溶液M并搅拌均匀形成混合料A，所述活性溶液M为单乙醇胺和偏钒酸铵的混合溶液，所述单乙醇胺占活性溶液M总重量的10～30wt％，所述偏钒酸铵占活性溶液M总重量的10～40wt％，所述活性溶液M占混合料A总重量的1～10wt％；步骤1.3、向所述混合料A中加入氨水调节所述混合料A的pH值至8～9；步骤1.4、向所述混合料A中加入羧甲基纤维素和聚氧化乙烯并搅拌均匀获得混合料B；所述羧甲基纤维素占混合料B总重量的0.1～1wt％、所述聚氧化乙烯占混合料B总重量的0.1～2wt％；步骤1.5、将所述混合料B的塑性值调节至20～35；步骤2、降温预处理：将所述混合料B冷却至常温10～20℃；步骤3、过滤预挤：将所述混合料B用挤出机推动并经过筛网处理实现混合料B梳理以及杂质去除；步骤4、挤出成型：将所述混合料B用挤出机挤出形成湿态的具有设定形状的催化剂泥坯；步骤5、一次干燥：将所述泥坯用纸箱包好后放入干燥箱内进行热风干燥，所述泥坯经历前期干燥、中期干燥以及末期干燥阶段；前期干燥时间1.5～2.5天，前期干燥温度28～35℃且逐渐升高，前期干燥时干燥箱内相对湿度逐渐降低且控制在70～85wt％，前期干燥后泥坯减重率1.5～2.5wt％、泥坯收缩率2～3％；中期干燥时间1.5～2.5天，中期干燥温度40～55℃且逐渐升高，中期干燥时干燥箱内相对湿度逐渐降低且控制在40～65wt％，中期干燥后泥坯减重率6～8wt％、泥坯收缩率3～3.5％；末期干燥时间1～2天，末期干燥温度55～60℃且逐渐升高，末期干燥时干燥箱内相对湿度逐渐降低且控制在10～30wt％，末期干燥后泥坯减重率15～17wt％、泥坯收缩率未变化；步骤6、二次干燥：将一次干燥后的泥坯表面的纸箱拆除继续放入干燥室内进行热风干燥，干燥温度55～65℃，干燥室内相对湿度8～12wt％，干燥时间6～12小时；步骤7、煅烧：将二次干燥后的泥坯进行煅烧，所述泥坯依次经历以下阶段：第一煅烧阶段：由初始温度升至170～190℃用时2h，并在170～190℃条件下保温煅烧1.5～2.5小时；第二煅烧阶段：由170～190℃升温至390～410℃用时3h，再由390～410℃升温至610～630℃用时2h，并在610～630℃条件下保温煅烧3.5～4.5小时，降温后获得SCR脱硝催化剂产品；步骤8、切割、包装。进一步，所述步骤1中钛钨粉的X射线的峰高140±10毫米，钛钨粉比表面积90±10m2/g，钛钨粉组分含量为：二氧化钛95±0.7wt％、三氧化钨5±0.7wt％、氧化钠低于0.01wt％、氧化钾低于最大0.01wt％、三氧化二铁低于0.01wt％、四氧化硫1.5～3.5wt％；所述步骤1中钛钨硅粉的X射线的峰高110±15毫米，钛钨硅粉的比表面积110±20m2/g，钛钨硅粉组分含量为：二氧化钛90±1.0wt％、三氧化钨5±0.7wt％、二氧化硅5±1wt％、氧化钠低于0.06wt％、氧化钾低于0.03wt％、三氧化二铁低于0.01wt％、四氧化硫低于2.8wt％。本发明的有益效果在于：(1)本发明使油酸在SCR脱硝催化剂中得到了应用，所述油酸起到液体式脱模剂和润滑剂的作用，混炼工序中加入油酸后能在短时间内使所有物料一起均化，即相比于传统SCR脱硝催化剂，本发明使得混炼物料无需经过加热融化等处理工作即可快速均化，大大减少了整个泥料混合的时间。所述聚丙烯纤维的功能是成型时提高物料的机械强度，煅烧后造孔剂。由于聚丙烯纤维具有固态分散性，加入到泥料中后能在短时间内和物料均化，同时聚丙烯纤维还有很好的亲水能力，混合后的聚丙烯纤维能和泥料形成无缝连接，混合后的泥料无需陈腐便可进入下一道工序，同时也能减少过滤预挤和挤出成型工序的时间，聚丙烯纤维的纤维长度0.8～2μm，弹簧模量≥4500Mpa，使得成型后的泥料在干燥过程中具有很强的内应力释放的能力，能让产品在短时间内完成干燥收缩过程并进入到干燥收水阶段，降低一次干燥周期。聚丙烯纤维分解温度70～200℃，较传统的木棉相比减缓了窑炉煅烧工序中200～400℃时产品内部内应力的生成，同时可降低在窑炉煅烧时200～400℃的煅烧时间。即进一步减少了SCR脱硝催化剂制备周期。本发明从传统工艺的14天可以降至8天直接节约能耗约640元/m3，每年可节约能耗约合人民币1.28亿元，同时本发明还可将原有生产线的产能在能耗降低的前提下扩大，原先一条生产线(以网带窑计算，1条网带窑为1条线)1500m3/年，实施本发明工艺后可将每条线的产能在每方催化剂的综合能耗860元的前提下拓展到2500m3/年，实现产线的升级、降耗。(3)本发明制备得到的SCR脱硝催化剂产品质量优，具体性能指标如下表所示：检验内容标准本发明SCR脱硝催化产品抗压(横向)≥0.6Mpa0.8Mpa抗压(轴向)≥2.0Mpa3.0Mpa磨损率(端面硬化)≤0.10％/kg0.8％/kg磨损率(端面未硬化)≤0.15％/kg0.12％/kg比表面积55±5㎡/g56.5㎡/g翘曲度≤5mm1.5mm具体实施方式下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：本发明中所使用的钛钨粉(牌号apre-catT)、钛钨硅粉(牌号apre-catTs)由超彩环保新材料科技有限公司生产。所述钛钨粉的X射线的峰高140±10毫米，钛钨粉比表面积90±10m2/g，钛钨粉组分含量为：二氧化钛95±0.7wt％、三氧化钨5±0.7wt％、氧化钠低于0.01wt％、氧化钾低于最大0.01wt％、三氧化二铁低于0.01wt％、四氧化硫1.5～3.5wt％。所述钛钨硅粉的X射线的峰高110±15毫米，钛钨硅粉的比表面积110±20m2/g，钛钨硅粉组分含量为：二氧化钛90±1.0wt％、三氧化钨5±0.7wt％、二氧化硅5±1wt％、氧化钠低于0.06wt％、氧化钾低于0.03wt％、三氧化二铁低于0.01wt％、四氧化硫低于2.8wt％。实施例1本发明包括以下步骤：步骤1、混炼：步骤1.1、在混炼机中依次加入钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维并搅拌均匀，之后向所述混炼机中依次加入去离子水、氨水、油酸、甘油并搅拌均匀获得泥料，所述氨水浓度为20wt％左右，所述钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维、去离子水、氨水、油酸以及甘油的重量比为60:12:5:0.5:10:10:0.5:0.5；混炼工序搅拌速度300转/min。液体助剂去离子水、氨水、油酸以及乳酸的加入顺序遵循由多到少的原则，这样避免了粉体料因吸水性能而将量少的液体助剂吸附在某些区域使得混炼出来的泥料无法达到很好地性能。所述氨水的作用是分散剂，乳酸的作用是消泡剂，油酸的作用脱模剂和润滑剂。步骤1.2、向所述泥料中加入活性溶液M并搅拌均匀形成混合料A，搅拌速度300转/min，所述活性溶液M为单乙醇胺和偏钒酸铵的混合溶液，所述单乙醇胺占活性溶液M总重量的20wt％，所述偏钒酸铵占活性溶液M总重量25wt％，所述活性溶液M占混合料A总重量的5wt％。步骤1.3、向所述混合料A中加入氨水调节所述混合料A的pH值至8.5，搅拌速度750转/min。步骤1.4、向所述混合料A中加入羧甲基纤维素和聚氧化乙烯并搅拌均匀获得混合料B；所述羧甲基纤维素占混合料B总重量的0.5wt％、所述聚氧化乙烯占混合料B总重量的1wt％；聚氧化乙烯成型时使得泥料具有一定的机械强度，烧结后留下孔位(造孔剂)，同时聚氧化乙烯的作用是泥料保水剂，保证泥料在以后加工过程中水分不易散失，氨型羧甲基纤维素的作用是提高泥料的柔韧性便于泥料的正常成型。步骤1.5、将所述混合料B的塑性值调节至28。步骤2、降温预处理：由于前面步骤高速搅拌导致混合料B温度升高，所以将所述混合料B冷却至常温15℃便于后步骤的操作。步骤3、过滤预挤：过滤预挤：将所述混合料B用螺杆式挤压机推动并经过筛网处理实现陈腐料梳理以及杂质的去除；所述筛网的孔径0.8mm*1.5mm。步骤4、挤出成型：将所述混合料B用螺杆式挤压机挤出，经过一定规格的蜂窝体模具后切割成一定长度的湿态的SCR催化剂泥坯。步骤5、一次干燥：将所述泥坯用纸箱包好后放入干燥箱内进行热风干燥，所述泥坯经历前期干燥、中期干燥以及末期干燥阶段；一次干燥工艺按下表进行：干燥时将泥坯用纸箱包好的目的在于避免前期干燥时泥坯失水、收缩过快而导致开裂。前期干燥是一个减重率放缓，让泥坯自然态养生的过程，让泥坯平缓度过危险时期，避免了干燥开裂的过程，前期干燥后泥坯减重率2wt％、泥坯收缩率2.5％，实现了泥坯的一次定性；中期干燥是一次干燥的过度时期，泥坯在该时期实现水分的加速流失，同时在该时期结束后泥坯的外观型状得以固定，中期干燥后泥坯减重率7wt％、泥坯收缩率3.2％；末期干燥主要功能是实现水分的快速流失，末期干燥后泥坯减重率16wt％、泥坯收缩率未变化。步骤6、二次干燥：将一次干燥后的泥坯表面的纸箱拆除继续放入干燥室内进行热风干燥，干燥温度60℃，干燥室内相对湿度10wt％，干燥时间9小时；二次干燥实现泥坯的快速失水知道含水率为0，泥坯的减重率由17wt％到23wt％。步骤7、煅烧：将二次干燥后的泥坯进行煅烧，所述泥坯依次经历以下阶段：第一煅烧阶段：由初始温度升至180℃用时2h，并在180℃条件下保温煅烧2小时；第二煅烧阶段：由180℃升温至400℃用时3h，再由400℃升温至620℃用时2h，并在620℃条件下保温煅烧4小时，降温7小时后获得SCR脱硝催化剂产品。步骤8、切割、包装。所述SCR脱硝催化剂产品可以根据需要切割成设定长度的SCR脱硝催化剂单体，并将多根SCR脱硝催化剂单体用模块箱组装成固体催化剂模块单元，方便运输的同时也简化了现场的安装。实施例2本发明包括以下步骤：步骤1、混炼：步骤1.1、在混炼机中依次加入钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维并搅拌均匀，之后向所述混炼机中依次加入去离子水、氨水、油酸、甘油并搅拌均匀获得泥料，所述氨水浓度为18～22wt％，所述钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维、去离子水、氨水、油酸以及甘油的重量比为50:8:2:0.1:5:5:0.1:0.1。步骤1.2、向所述泥料中加入活性溶液M并搅拌均匀形成混合料A，所述活性溶液M为单乙醇胺和偏钒酸铵的混合溶液，所述单乙醇胺占活性溶液M总重量的10wt％，所述偏钒酸铵占活性溶液M总重量的10wt％，所述活性溶液M占混合料A总重量的1wt％。步骤1.3、向所述混合料A中加入氨水调节所述混合料A的pH值至8。步骤1.4、向所述混合料A中加入羧甲基纤维素和聚氧化乙烯并搅拌均匀获得混合料B；所述羧甲基纤维素占混合料B总重量的0.1wt％、所述聚氧化乙烯占混合料B总重量的0.1wt％。步骤1.5、将所述混合料B的塑性值调节至20。步骤2、降温预处理：将所述混合料B冷却至常温10℃。步骤3、过滤预挤：将所述混合料B用挤出机推动并经过筛网处理实现混合料B梳理以及杂质去除。步骤4、挤出成型：将所述混合料B用挤出机挤出形成湿态的具有设定形状的催化剂泥坯。步骤5、一次干燥：将所述泥坯用纸箱包好后放入干燥箱内进行热风干燥，所述泥坯经历前期干燥、中期干燥以及末期干燥阶段；干燥工艺按实施例1中表格进行：前期干燥后泥坯减重率1.5wt％、泥坯收缩率2％；中期干燥后泥坯减重率6wt％、泥坯收缩率3％；末期干燥后泥坯减重率15wt％、泥坯收缩率未变化。步骤6、二次干燥：将一次干燥后的泥坯表面的纸箱拆除继续放入干燥室内进行热风干燥，干燥温度55℃，干燥室内相对湿度8wt％，干燥时间6小时。步骤7、煅烧：将二次干燥后的泥坯进行煅烧，所述泥坯依次经历以下阶段：第一煅烧阶段：由初始温度升至170℃用时2h，并在170℃条件下保温煅烧1.5小时；第二煅烧阶段：由170℃升温至390℃用时3h，再由390℃升温至610℃用时2h，并在610℃条件下保温煅烧3.5小时，降温后最终获得SCR脱硝催化剂产品。步骤8、切割、包装。实施例3本发明包括以下步骤：步骤1、混炼：步骤1.1、在混炼机中依次加入钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维并搅拌均匀，之后向所述混炼机中依次加入去离子水、氨水、油酸、甘油并搅拌均匀获得泥料，所述氨水浓度为20wt％，所述钛钨粉、钛钨硅粉、玻璃纤维、聚丙烯纤维、去离子水、氨水、油酸以及甘油的重量比为70:15:8:1:15:15:1:1。步骤1.2、向所述泥料中加入活性溶液M并搅拌均匀形成混合料A，所述活性溶液M为单乙醇胺和偏钒酸铵的混合溶液，所述单乙醇胺占活性溶液M总重量的30wt％，所述偏钒酸铵占活性溶液M总重量的40wt％，所述活性溶液M占混合料A总重量的10wt％。步骤1.3、向所述混合料A中加入氨水调节所述混合料A的pH值至9。步骤1.4、向所述混合料A中加入羧甲基纤维素和聚氧化乙烯并搅拌均匀获得混合料B；所述羧甲基纤维素占混合料B总重量的1wt％、所述聚氧化乙烯占混合料B总重量的2wt％。步骤1.5、将所述混合料B的塑性值调节至35。步骤2、降温预处理：将所述混合料B冷却至常温20℃。步骤3、过滤预挤：将所述混合料B用挤出机推动并经过筛网处理实现混合料B梳理以及杂质去除。步骤4、挤出成型：将所述混合料B用挤出机挤出形成湿态的具有设定形状的催化剂泥坯。步骤5、一次干燥：将所述泥坯用纸箱包好后放入干燥箱内进行热风干燥，所述泥坯经历前期干燥、中期干燥以及末期干燥阶段；干燥工艺按实施例1中表格进行：前期干燥后泥坯减重率2.5wt％、泥坯收缩率3％；中期干燥后泥坯减重率8wt％、泥坯收缩率3.5％；末期干燥后泥坯减重率17wt％、泥坯收缩率未变化。步骤6、二次干燥：将一次干燥后的泥坯表面的纸箱拆除继续放入干燥室内进行热风干燥，干燥温度65℃，干燥室内相对湿度12wt％，干燥时间12小时。步骤7、煅烧：将二次干燥后的泥坯进行煅烧，所述泥坯依次经历以下阶段：第一煅烧阶段：由初始温度升至190℃用时2h，并在190℃条件下保温煅烧2.5小时；第二煅烧阶段：由190℃升温至410℃用时3h，再由410℃升温至630℃用时2h，并在630℃条件下保温煅烧4.5小时，降温后最终获得SCR脱硝催化剂产品。步骤8、切割、包装。本发明SCR脱硝催化剂快速制备工艺所用时间分配为：混炼2h、泥料降温预处理0.5h、过滤预挤出0.5h、成型挤出1h、一次干燥144h、二次干燥8h、煅烧20h、切割包装2h，总耗时178h约合8天。而传统SCR脱硝催化剂生产用时：混炼6h、一次陈腐12h、过滤预挤1.5h、二次陈腐24h、成型挤出2h、一次干燥240h、二次干燥8h、煅烧33h、切割包装2h，总耗时328.5h约和14天，节约周期6天。经比较发现，本发明明显提高了设备产能，降低了单位产品的生产能耗。当前第1页1 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