一种高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂，以及该催化剂的制备方法，属于 工业脱硝技术领域。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(ΝΟχ)是一种大气污染物，其主要来源于燃煤电厂，现今燃煤电厂的氮氧 化物脱除法，主要有SCR技术、SNCR技术、低氮燃烧技术等，其中SCR技术由于其高效率和成 熟性，被大多燃煤电厂所采用。SCR脱硝系统的布置方式一般为高灰尘布置，置于省煤器和 空预器之间，高尘含量的烟气很容易对催化剂造成磨损，磨损的催化剂极易坍塌，造成催化 剂活性降低，氮氧化物排放超标，因此脱硝催化剂机械强度成为了衡量其综合性能的重要 指标。
[0003] 在SCR脱硝催化剂中，玻璃纤维的量越大，催化剂的机械强度越大。但是对于薄壁 催化剂，玻璃纤维量越大，催化剂泥料挤出成型越困难，所以现在市场上，薄壁催化剂的机 械强度只能达到正规值的60%，因此虽然薄壁催化剂性价比要远远优于厚壁催化剂，但是由 于其在使用过程中极易磨损，其应用范围受到了很大限制，所以设计研发出一种高强度的 薄壁催化剂有重大意义。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度蜂窝式薄壁脱硝催化 剂，具体技术方案如下： 一种高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂，所述高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂各组分按照以 下重量份数： Ti〇2 80份~85份 S1O2 1份~2份 Ca(0H)2 5 份~10 份 W03 5份~10份 V2〇5 〇份~2份 玻璃纤维 1份~3份 混合而成。
[0005] 作为上述技术方案的改进，所述Ti〇2为粒径为10nm~100nm锐钛矿型Ti〇2粉末，所 述Ca(0H)2为粒径为l〇nm~100nm的粉末。
[0006] 上述技术方案与现有技术相比，通过Ca(0H)2的加入，减少催化剂中的结合水，增 强催化剂颗粒之间的结合力，使其催化剂强度增强；同时Ca离子的加入能够在一定程度上 提高催化剂的反应活性，提高催化效率，具有有益的技术效果。
[0007 ]本发明还提供了上述催化剂的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，混炼机混炼;步骤二，泥料制备;步骤三，煅烧成型； 所述步骤一中，依次将!102、0&(0!〇2、5丨0 2、103、偏钒酸铵溶液和玻璃纤维加入到混炼 机中混炼，搅拌得到均一的混合物； 所述步骤二中，向步骤一得到的混合物中依次加入聚氧化乙烯和羧甲基纤维素，搅拌 得到均一的泥料； 所述步骤三中，将步骤二得到的泥料煅烧成型，得到高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂。
[0008] 作为上述技术方案的改进，所述步骤一分为四步： (1) Ti02的分散，先将Ti02加入混炼机中，边搅拌边向其中依次加入氨水和水搅拌均 匀； (2) Ca(0H)2的混入，向（1)中加入Ca(0H)2，然后在依次加入硬脂酸和氨水，搅拌均匀； (3) W03的混入，当温度升至60°C时，向（2)中加入Si02和W03，搅拌直至温度达到95°C，继 续搅拌至含水量低至25%; (4) 偏钒酸铵的混入，向（3)中加入偏钒酸铵溶液和玻璃纤维，然后加入少量氨水，搅拌 得均一的混合物。
[0009] 作为上述技术方案的改进，所述1^02工&(0!〇 2、3丨02、103、玻璃纤维的重量分数依 次为80份~85份的Ti0 2、5份~10份的Ca(0H)2、l份~2份的Si02、5份~10份的W0 3、1份~3份 的玻璃纤维，所述偏钒酸铵溶液按照产品中生成的〇份~2份的V2〇5进行等比例添加。
[0010] 作为上述技术方案的改进，所述步骤二中，当步骤一中的混合物含水量低至29% 时，再向其中加入适量聚氧化乙烯和羧甲基纤维素，当泥料含水量降至27%时，取出泥料。
[0011] 作为上述技术方案的改进，所述步骤三中，将泥料进行挤出操作，然后放入干燥室 中，干燥10天，再将泥料煅烧成型。
[0012] 上述技术方案提供的制备方法具有以下两个效果，一是相对于现有的生产工艺， 玻璃纤维添加量相对于正常值减少一半，在不较小机械强度的情况下，使催化剂泥料挤出 更容易；二是在相同效率的要求下，薄壁催化剂的有效组分含量比厚壁少，能够减小成本， 具有广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合具体实施例进行详细阐述。
[0014] 实施例一 按照下列步骤进行脱硝催化剂的制备， 步骤一，混炼机混炼： (1) Ti〇2的分散，先称取20. lg纳米级锐钛矿型Ti〇2粉末加入混炼机中，边搅拌边向其 中依次加32ml入氨水和100ml水搅拌均匀； (2) Ca(0H)2的混入，向（1)中加入1.3g纳米级Ca(0H)2粉末，然后在依次加入4.1g硬脂 酸和10m 1氨水，搅拌均匀； (3) W03的混入，当温度升至60°C时，向（2)中加入0.3gSi02和1.3gW03，搅拌直至温度达 到95°C，继续搅拌至含水量低至25%; (4) 偏钒酸铵的混入，向（3)中加入4ml偏钒酸铵溶液和0.3g玻璃纤维，然后加入10ml氨 水，搅拌得均一的混合物； 步骤二，泥料制备：当步骤一中的混合物含水量低至29%时，再向其中加入适量聚氧化 乙烯和羧甲基纤维素，当泥料含水量降至27%时，取出泥料； 步骤三，煅烧成型:将泥料进行挤出操作，然后放入干燥室中，干燥10天，再将泥料煅烧 成型，得到高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂。
[0015] 将经过上述步骤得到的脱硝催化剂在自制管式SCR反应器中进行脱硝反应活性评 价，并将组分中Ca(0H)2去除，作为对比例一，其中模拟烟气的组成为600ppm NH3、600ppm N0 和3% 02,总流速为350ml/min，设计反应温度区间为220°C~460°C，温度梯度为30°C。反应 器尾管进出口气体浓度由Test 〇350-XL烟气分析仪进行在线检测，其脱硝效率见表1。
[0016] 同时按照国家标准GB/T1964-1996《多孔陶瓷压缩强度试验方法》对催化剂产品的 抗压强度进行测试，测试结果见表2。
[0017] 实施例二 按照下列步骤进行脱硝催化剂的制备， 步骤一，混炼机混炼： (1) Ti〇2的分散，先称取21.3g纳米级锐钛矿型Ti〇2粉末加入混炼机中，边搅拌边向其 中依次加40ml入氨水和100ml水搅拌均匀，其中纳米级的锐钛矿型Ti0 2粉末可以提高催化 剂的比表面积，提高催化剂的负载效率； (2) Ca(0H)2的混入，向（1)中加入2.5g纳米级Ca(0H)2粉末，然后在依次加入6.2g硬脂 酸和15ml氨水，搅拌均匀，其中纳米级的Ca(0H) 2粉末可以提高其分散效果； (3) W03的混入，当温度升至60°C时，向（2)中加入0.5gSi02和2.5gW03，搅拌直至温度达 到95°C，继续搅拌至含水量低至25%; (4) 偏钒酸铵的混入，向（3)中加入8ml偏钒酸铵溶液和0.8g玻璃纤维，然后加入20ml氨 水，搅拌得均一的混合物； 步骤二，泥料制备：当步骤一中的混合物含水量低至29%时，再向其中加入适量聚氧化 乙烯和羧甲基纤维素，当泥料含水量降