一种耐磨抗中毒蜂窝式scr脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及催化剂领域，特别涉及一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 化石燃料的燃烧生成的氮氧化物，几乎全是NO和NO2，而预计在将来的30~50年 内，我国能源消费以煤炭为主的能源格局不会改变，这种以煤炭为主的一次能源生产和消 费结构带来了严重的环境污染问题，2010年我国NOx排放已达到2273万吨，按此发展趋势， NOx排放量在2030年将达到3540万吨，控制NOx的排放已经成为污染治理重点工作。随着 电力行业的发展和汽车数量的增多，NOx排放量越来越大，NOx不仅能形成酸雨，而且能与 碳氢化合物生成光化学烟雾，还参与臭氧层的破坏，也是产生PM2. 5等细粒子污染和灰霾 的重要原因之一，对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。
[0003] 我国"十二五"期间加大了 NOx排放的控制力度，单纯的低氮燃烧技术已经无法满 足NOx的排放标准，烟气选择性催化还原技术（SCR)是最有效的脱除NOx的方法，高性能的 催化剂是SCR脱硝中的关键，而现有大多数脱硝催化剂在使用中存在易磨损、堵塞、中毒、 粉化等问题导致寿命缩短，且比表面积、孔隙率低导致催化效率低，还存在催化剂用量大， 生产成本偏高等缺陷，因此，开发一种耐磨性能好、抗中毒能力强、脱硝效率高且成本低的 脱硝催化剂是SCR脱硝中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种耐磨抗中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，使其能改善脱硝 催化剂的耐磨、抗中毒性能，提高其脱硝效率和使用寿命。
[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。一种耐磨抗中毒 SCR脱硝催化剂的制备方法，包括混炼、一次陈腐、过滤预挤出、二次陈腐、挤出成型、一级干 燥、二级干燥、焙烧、切割和端面硬化步骤。
[0006] 1)所述的混炼过程包括以下六个阶段： (1) 第一阶段：混炼机在停机状态下，将300~400重量份的钛钨粉、70~150重量份的钛 钨硅粉、30~80重量份的催化剂回收料、5~30重量份的仲钼酸铵；在转子正向低速搅拌下加 入0. 8~2. 0重量份的硬脂酸，5~10重量份的乳酸、280~350重量份去离子水和25~40重量份 浓度为18°/p25% (质量百分比）的氨水于混炼机中，正向高速下强力搅拌均匀； (2) 第二阶段：混炼机在停机状态下，将70~150重量份的钛钨粉、40~60重量份的蒙 脱石粘土加入混炼机中。正向低速搅拌中下加入10~30重量份的去离子水和3~15重量 份浓度为189^25% (质量百分比）的氨水于混炼机中，在正向高速搅拌下将物料升温至 90°C ~98°C，然后打开进气阀和排气阀进行抽湿，抽湿时打开进气阀和排气阀门； (3) 第三阶段：在混炼机正向低速状态下，将40~60重量份的偏钒酸铵溶液、2. 5~4. 0重 量份的木棉、25~40重量份的玻璃纤维和10~25重量份的去尚子水加入混料机中，然后正 向高速搅拌均勾； (4) 第四阶段：在混炼机反向低速（350rpm)状态下，将0. 8~2. O重量份的CMC (羧甲基 纤维素)、1. 5~4. 5重量份的PEO (聚环氧乙烷)和8~15重量份的去离子水加入混炼机中，反 向高速（750rpm)搅拌均匀； (5) 第五阶段：在混炼机反向低速状态下，将0.8~2.0重量份的羧甲基纤维素和 I. 5~4. 5重量份的聚环氧乙烷加入混炼机中，然后反向高速搅拌均匀； (6) 第六阶段：根据混炼物料的检测指标，向混炼机中加入1~10重量份的去离子水和 1~1〇重量份的氨水进行调质，使物料的水分、pH值、收缩率及塑性达到标准要求后从混炼 机底部卸下混炼好的物料。
[0007] 上述混炼第一阶段结束后，混合物料的水分为40%~42%，pH值在9. 0~10. 0 ;混炼第 二阶段结束后，混合物料的水分在24%~26%，pH值在8. 0~9. 0 ;混炼第三阶段结束后，混合物 料的水分在27%~29%，pH值在8. 3~9. 2 ;混炼第五阶段结束后，混合物料水分在27~30%，pH 值在7. 8~8. 6 ;混炼第六阶段结束后，混合物料水分在28~30%，pH值在8. 0~8. 6,以挤出力 代替的泥料塑性值为1600~2200N。
[0008] 所述的混炼第一至第六阶段在同一混炼机内进行，混炼机内部设有高能转子和星 耙，第一至第三阶段为正向运转，第四至第六阶段反向运转。
[0009] 所述钛钨粉晶型为锐钛矿型，其主要成分为Ti02:93%~96%，WO 3:4. 5%~5. 5%，比表 面积为80~100m2/g，平均粒径I. 0~3. 5um ;钛钨硅粉晶型为锐钛矿型，其主要成分为TiO2: 85%~90%，W03:4. 5%~5· 5%，SiO 2:4· 0%~6· 0%，比表面积为 95~115 m 2/g，平均粒径 L 0~3· 5um ; 蒙脱石粘土主要成分为 Si02:58%~65%，Al 203% :18%~24%，Fe203:2%~6%，MgO :2%~6% ;催化剂 回收料的平均粒径在5~20um〇
[0010] 所述的偏钒酸铵溶液为50~200重量份的偏钒酸铵、60~220重量份的单乙醇胺和 500~700重量份的去离子水在温度为55~95°C、配制罐电机转速为35r/min下配制的，偏钒 酸铵溶液密度为I. 〇~l. 5g/ml，偏f凡酸铵的浓度用硫酸亚铁铵溶液进行滴定。
[0011] 2)所述的一次陈腐步骤中，物料用塑料袋密封包装后，放置于温度为10~30°C、湿 度大于60%的陈腐室内，一次陈腐10~48h。
[0012] 3)所述的过滤预挤出步骤中，将一次陈腐后的物料在过滤预挤出机上过滤后预挤 出成方形块状，其挤出温度不高于45°C，过滤用不锈钢网网孔大小为I X 3_， 4)所述的二次陈腐步骤中，过滤预挤出后将块状物料密封于塑料箱内，在温度为 10~30°C、湿度大于60%的陈腐室内，二次陈腐10~36h。
[0013] 5)所述的挤出成型步骤中，挤出速度为1~1. 5m/min，压力为2. 5~5. 5MPa，温度小 于30°C，真空度小于-0. 096MPa，挤出催化剂截面宽为155. 5~157. 5mm，长度为400~1300mm。
[0014] 6)所述的一级干燥步骤中，将成型催化剂包入带海绵内衬的纸箱中，置于干燥小 车上并推入干燥室内，干燥室内温度从25 ± 5 °C逐渐上升至60 ± 5 °C、湿度从90 ± 5%逐渐下 降至20 ±5%，干燥周期为7~12天。
[0015] 7)所述的二级干燥步骤中，将一级干燥后的催化剂从纸箱内取出叠放在二级干 燥车上，送入隧道窑内，在温度为60±5°C、湿度20±5%下进行强力鼓风干燥，干燥时间为 12~24h，干燥后催化剂水分为0. 5%~3. 0%。
[0016] 8)所述的焙烧步骤中，二级干燥后的催化剂在网带窑上并排排列，依次经过升温 段I、恒温段I、升温段II、恒温段II、冷却段五个区段；各区段温度分别为：升温段I :从 入口室温升至170~200°c，升温时间5h ;恒温段I :在170~200°C下恒温4h ;升温段II :从 170~200°C升温到600~625°C，升温时间9h ;恒温段II :在600~625°C下恒温5. 5h ;冷却段： 从600~625°C冷却到50~80°C，冷却时间9h ;排气静压为-80Pa~-30Pa。
[0017] 9)所述的切割及端面硬化步骤中，将焙烧后催化剂两端面进行切割，切割后催化 剂一端在硬化液中的浸渍时间为20~50s，浸渍高度为10~30mm ;硬化液为磷酸二氢铝溶液 或者硫酸铝溶液，磷酸二氢铝溶液在25°C下密度为I. 4~1. 6g/ml，硫酸铝溶液在25°C下密 度为 I. 0~L· 4g/ml。
[0018] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果： 本发明提供一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂，克服现有大多数脱硝催化剂在使 用中存在易磨损、堵塞、中毒、粉化等问题，导致其使用寿命缩短、比表面积和孔隙率降低， 引起催化效率下降，还存在催化剂用量大，生产成本偏高等缺陷。该催化剂具有耐磨性强、 抗压强度高、抗中毒能力强、易于挤出成型、脱硝活性好、寿命长等优点；通过加入蒙脱石粘 土代替部分钛钨粉，降低了原料成本，同时改善了催化剂的孔径和孔径分布，利于活性物质 的分散，还可以增加催化剂表面酸性，提高脱硝性能；还加入催化剂回收料来有效回收生产 中废料，避免了生产废料的固废处理同时节省了成本；另外，通过上述步骤制备的蜂窝式 SCR脱硝催化剂，根据不同的工况设计，可以广泛适用于火电锅炉、玻璃窑炉、水泥窑、化工 及钢铁厂等复杂烟气工况下的脱氮氧化物处理。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明做进一步具体说明，但本发明的实施方式并不限于此。
[0020] 实施例1 本发明的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备的【具体实施方式】如下： 一、制备方法 1)催化剂回收料的制备：将切割后的催化剂废料经物料粉碎系统初破碎、再在900r/ min下干法磨细，用激光粒度分布仪检测得其平均粒径为7. 6um。