一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体及其制备方法

摘要

本发明公开了一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体及其制备方法，该蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的原料的质量百分比组成为：钛白粉40％～60％，白粘土1％～10％，偏钒酸铵0.1％～1％，偏钨酸铵1％～8％，草酸铌0.1％～3％，乳酸水溶液0.5％～3％，草酸水溶液1％～5％，去离子水25％～35％，陶瓷纤维1％～10％，绒毛浆0.1％～3％，硬脂酸0.1％～1％，羟丙基甲基纤维素0.1％～1％，甘油1％～5％。本发明蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体塑性好，粘结性强，机械强度高；本发明方法操作简便、成本低，制备的催化剂胚体中各组分分散均匀，挤出过程容易成型脱模，成品率高，由该胚体制备的催化剂脱硝效率高。

权利要求

1.一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，其原料的质量百分比组成为：所述蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法包括以下步骤：（1）按以上质量百分比备料；

（2）将偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸铌与草酸水溶液混合，得到混合溶液；

（3）将钛白粉、白粘土、乳酸水溶液、硬脂酸、去离子水和步骤（2）中得到的混合溶液进行一次混炼，混炼结束后再加入陶瓷纤维、绒毛浆、羟丙基甲基纤维素、甘油、去离子水进行二次混炼得到泥胚；

（4）依次对泥胚进行陈腐处理、过滤除杂、挤压成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体。

2.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述的草酸水溶液的质量百分比浓度为40～60%。

3.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述的乳酸水溶液的质量百分比浓度为50～60%。

4.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法中，所述的一次混炼、二次混炼的温度均为75℃～85℃，一次混炼的时间为30～60min，二次混炼的时间为10～20min。

5.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法中，所述的陈腐的温度为15℃～25℃，陈腐的时间为6～

12h。

6.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法中，所述的过滤除杂中采用的滤网目数为14～20目。

7.如权利要求1所述的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其特征在于，所述蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法中，所述的挤出成型采用的是真空挤出机，所述的真空挤出机的负压为-0.085MPa～-0.095MPa。

说明书

一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的颁布，氮氧化物的排放标准更趋严格。选择性催化还原(SCR)具有高效的脱硝效率，能很好的控制火电厂氮氧化物的排放，是目前最高效的控制氮氧化物的方法，也将逐渐成为烟气脱硝的主流技术。催化剂是SCR技术的核心，由于SCR工艺大多布置在省煤器和空预器之间的高灰段，催化剂处于高粉尘的烟气中，若采用颗粒状的催化剂会造成床层的堵塞，阻力增大，使得压降增加，反应不能长期连续稳定运行，因此商业催化剂通常采用整体式催化剂，如蜂窝状催化剂，其蜂窝陶瓷开孔率大，表面积大，催化剂体积小，有助于粉尘的顺利通过，具有不易堵塞、耐磨损、装卸方便等优点。

[0003] 蜂窝陶瓷催化剂胚体对蜂窝陶瓷催化剂的活性有决定作用，因而蜂窝陶瓷催化剂胚体及其制备是蜂窝陶瓷催化剂的关键之一。但现有烟气脱硝用的蜂窝陶瓷催化剂胚体存在组分混合不均匀，强度低等缺点，其制备过程中挤出成型时不易脱模、成品率不高。因此，开发一种低成本、高性能的蜂窝陶瓷催化剂胚体具有良好的应用前景。

[0004] 授权公告号为CN101074161B的中国专利公开了一种钛酸铝-莫来石蜂窝陶瓷及其制备方法，先将钛酸铝与莫来石按照性能要求进行复合形成复相材料，再添加配置的复合塑化改性剂和自行设计的模具，经混合拌料、练泥、挤出后得到胚体，再进行干燥、焙烧之后得到蜂窝状的结构体，该制备方法操作较复杂，适用范围窄，得到的蜂窝状结构体还不能满足目前烟气脱硝领域所需催化剂的性能要求。

[0005] 授权公告号为CN101502796B的中国专利公开了整体式蜂窝选择性催化还原烟气脱硝催化剂及制备方法，催化剂以纳米二氧化钛为载体和骨架，脱硝活性组分均匀分布在骨架中，并加入适当比例的结合剂，其重量百分比为：纳米二氧化钛60～85％，活性组分4～25％，结合剂为5～20％，该催化剂适用于大型电站锅炉尾气的治理，但脱硝效率较低。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，塑性优，粘结性强，机械强度高。

[0007] 一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其原料的质量百分比组成为：

[0008]

[0009] 所述的草酸水溶液的质量百分比浓度为40～60％；所述的乳酸水溶液的质量百分比浓度为50～60％。

[0010] 所述的陶瓷纤维、绒毛浆均为市售成品，陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，可选用浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司生产的F-1260型陶瓷纤维；所述的绒毛浆是经过漂白，抽出有机溶剂等操作后的木浆、草浆，可选用来自湖北大冶市鑫文纤维材料加工厂的绒毛浆，其宽度为20～25μm，长度为0.5～1mm。

[0011] 本发明还提供了一种蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备方法，包括以下步骤：

[0012] (1)按以下质量百分比备料：

[0013]

[0014] 所述的草酸水溶液的质量百分比浓度为40～60％；所述的乳酸水溶液的质量百分比浓度为50～60％。

[0015] (2)将偏钒酸铵、偏钨酸铵、草酸铌与草酸水溶液混合，得到混合溶液；

[0016] (3)将钛白粉、白粘土、乳酸水溶液、硬脂酸、去离子水、步骤(2)中得到的混合溶液进行一次混炼，一次混炼结束再加入陶瓷纤维、绒毛浆、羟丙基甲基纤维素、甘油、去离子水进行二次混炼得到泥胚；

[0017] (3)依次对泥胚进行陈腐处理、过滤除杂、挤出成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体。

[0018] 所述的一次混炼、二次混炼的温度均为75℃～85℃，一次混炼的时间为30～60min，二次混炼的时间为10～20min，使各组分分散均匀，有利于后序的挤出成型。

[0019] 所述的陈腐的温度为15℃～25℃，陈腐的时间为6～12h，使各组分分散均匀，以提高胚体的塑性，有利于后序的挤出成型。

[0020] 所述的过滤除杂中采用的滤网目数为14～20目。

[0021] 所述的挤出成型采用的是真空挤出机，所述的真空挤出机的负压为-0.085MPa～-0.095MPa。

[0022] 在本发明蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备过程中，为获得良好的挤出成型效果，利于催化剂胚体的成型脱模，根据需要可在进行挤出成型前对泥胚进行预挤出处理。

[0023] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0024] 本发明催化剂胚体具有良好的塑性，强粘结性，高机械强度；本发明催化剂胚体制备方法操作简便、成本低，制备得到的催化剂胚体中各组分分散均匀，挤出过程容易成型脱模，成品率高；由本发明催化剂胚体制得的催化剂脱硝效率高。

附图说明

[0025] 图1为本发明蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体制备的工艺流程简图。

具体实施方式

[0026] 实施例1蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备

[0027] 将偏钒酸铵10g、偏钨酸铵20g、草酸铌25g与20ml质量百分比浓度为60％的草酸水溶液在50℃温度下搅拌、混合，得到混合溶液；

[0028] 将钛白粉412g、白粘土80g、质量百分比浓度为50％的乳酸水溶液10ml、硬脂酸3g、去离子水275ml、上述混合溶液放入混合机中在80℃下进行一次混炼，混炼42min后再加入陶瓷纤维80g(F-1260型陶瓷纤维，浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司)、绒毛浆3g(湖北大冶市鑫文纤维材料加工厂)、羟丙基甲基纤维素2g、甘油20ml、去离子水40ml进行二次混炼，混炼15min后获得泥胚；

[0029] 将泥胚用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处(温度为23℃左右)进行陈腐处理，陈腐时间12h；

[0030] 将陈腐后的胚体放入滤网目数为16目的过滤机中过滤去除杂质，再放入预挤出机中挤出成块状胚体；

[0031] 将块状胚体放入真空挤出机中，挤出成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其中真空室负压保持为-0.085MPa～-0.095MPa。

[0032] 实施例2蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备

[0033] 将偏钒酸铵2g、偏钨酸铵40g、草酸铌5g与35ml质量百分比浓度为60％的草酸水溶液在50℃温度下搅拌、混合，得到混合溶液；

[0034] 将钛白粉590g、白粘土11g、质量百分比浓度为50％的乳酸水溶液15ml、硬脂酸8g、去离子水210ml、混合溶液放入混合机中在80℃下进行一次混炼，混炼60min后再加入陶瓷纤维30g、绒毛浆20g、羟丙基甲基纤维素10g、甘油25ml、去离子水50ml进行二次混炼，混炼10min后获得泥胚；

[0035] 将泥胚用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处(温度为15℃左右)进行陈腐处理，陈腐时间6h；

[0036] 将陈腐后的胚体放入滤网目数为20目的过滤机中过滤去除杂质，再放入预挤出机中挤出成块状胚体；

[0037] 将块状胚体放入真空挤出机中，挤出成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其中真空室负压保持为-0.085MPa～-0.095MPa。

[0038] 实施例3蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备

[0039] 将偏钒酸铵5g、偏钨酸铵20g、草酸铌3g与30ml质量百分比浓度为60％的草酸水溶液在50℃温度下搅拌、混合，得到混合溶液；

[0040] 将钛白粉525g、白粘土30g、质量百分比浓度为50％的乳酸水溶液12ml、硬脂酸10g、去离子水230ml、混合溶液放入混合机中在80℃下进行一次混炼，混炼55min后再加入陶瓷纤维50g、绒毛浆10g、羟丙基甲基纤维素5g、甘油20ml、去离子水50ml进行二次混炼，混炼15min后获得泥胚；

[0041] 将泥胚用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处(温度为20℃左右)进行陈腐处理，陈腐时间为8h；

[0042] 将陈腐后的胚体放入滤网目数为18目的过滤机中过滤去除杂质，再放入预挤出机中挤出成块状胚体；

[0043] 将块状胚体放入真空挤出机中，挤出成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其中真空室负压保持为-0.085MPa～-0.095MPa。

[0044] 实施例4蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体的制备

[0045] 将偏钒酸铵8g、偏钨酸铵15g、草酸铌15g与50ml质量百分比浓度为60％的草酸水溶液在50℃温度下搅拌、混合，得到混合溶液；

[0046] 将钛白粉455g、白粘土60g、质量百分浓度为50％的乳酸水溶液12ml、硬脂酸5g、去离子水230ml、上述混合溶液放入混合机中在80℃下进行一次混炼，混炼30min后再加入陶瓷纤维60g、绒毛浆15g、羟丙基甲基纤维素5g、甘油20ml、去离子水50ml进行二次混炼，混炼20min后获得泥胚；

[0047] 将泥胚用塑料膜包住，放在阴凉潮湿处(温度为23℃左右)进行陈腐处理，陈腐时间6h；

[0048] 将陈腐后的胚体放入滤网目数为20目的过滤机中过滤去除杂质，再放入预挤出机中挤出成块状胚体；

[0049] 将块状胚体放入真空挤出机中，挤出成型得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体，其中真空室负压保持为-0.085MPa～-0.095MPa。

[0050] 实施例5蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂机械强度及比表面积测试

[0051] 将本发明实施例1中得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将试样块切割成正方体试样块，放入万能试验机中进行测试，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂纵向抗压强度为360N/2 2
cm，同等条件下，测得现有某市售蜂窝脱硝催化剂的纵向抗压强度为310N/cm ；将正方体试样块粉碎过筛，得到粒径为40目至60目之间的催化剂颗粒，取部分颗粒放入美国康塔公司生产的Autosorb-1-c仪器进行比表面积测试，测得蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂比表面积
2 2
为71.6m/g，同等条件下，测得现有某市售蜂窝脱硝催化剂的比表面积为62m/g。

[0052] 实施例6蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂机械强度及比表面积测试

[0053] 将本发明实施例2中制备得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将试样块切割成正方体试样块，放入万能试验机中进行测试，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂纵向抗压强度为2
325N/cm ；将正方体试样块粉碎过筛，得到粒径为40目至60目之间的催化剂颗粒，取部分颗粒放入美国康塔公司生产的Autosorb-1-c仪器进行比表面积测试，测得蜂窝状SCR烟气
2
脱硝催化剂比表面积为65.6m/g。

[0054] 实施例7蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂机械强度及比表面积测试

[0055] 将本发明实施例3中制备得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将试样块切割成正方体试样块，放入万能试验机中进行测试，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂纵向抗压强度为2
335N/cm ；将正方体试样块粉碎过筛，得到粒径为40目至60目之间的催化剂颗粒，取部分颗粒放入美国康塔公司生产的Autosorb-1-c仪器进行比表面积测试，测得蜂窝状SCR烟气
2
脱硝催化剂比表面积为67.6m/g。

[0056] 实施例8蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂机械强度及比表面积测试

[0057] 将本发明实施例4中制备得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将试样块切割成正方体试样块，放入万能试验机中进行测试，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂纵向抗压强度为2
340N/cm ；将正方体试样块粉碎过筛，得到粒径为40目至60目之间的催化剂颗粒，取部分颗粒放入美国康塔公司生产的Autosorb-1-c仪器进行比表面积测试，测得蜂窝状SCR烟气
2
脱硝催化剂比表面积为69.1m/g。

[0058] 实施例9蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂活性评价

[0059] 将本发明实施例1中制备得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块切割成50mm×50mm×300mm试样块，将该试样块放入自制的催化剂活性评价装置中进行活性测试，烟气成分为300ppm NO，300ppm NH3，500ppm SO2，10vol％H2O，5vol％O2，其余为N2。面积速率为20m/h，反应温度为360℃，经稳定后测得催化剂脱硝效率为97.2％。

[0060] 实施例10蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂活性评价

[0061] 将本发明实施例4中制备得到的蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂胚体于20～50℃干燥7天，600℃焙烧5h后，得到蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块。将蜂窝状SCR烟气脱硝催化剂试样块切割成50mm×50mm×300mm试样块，将该试样块放入自制的催化剂活性评价装置中进行活性测试，烟气成分为300ppm NO，300ppm NH3，500ppm SO2，10vol％H2O，5vol％O2，其余为N2。面积速率为20m/h，反应温度为320℃，经稳定后测得催化剂脱硝效率为92.9％。