脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法

摘要

本发明公开一种脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法。本发明在制备用于NOx去除的WO3/TiO2选择性还原萃取剂载体过程中采用的是湿混的方法，具体地，包括首先将粘土、水合纳米TiO2原材料以及去离子水放入打浆槽内打浆，再添加三氧化钨进行金属掺杂，然后用板框压滤机进行脱水，其中所产生的框板滤液由泵打回打浆槽中循环使用，最后在真空干燥器内进行低温真空干燥。本发明具有方法合理，工艺、设备简单，成本低，处理能力大等优点，而且得到的产物载体中负载WO3的活性均匀，保证了烟气中NOx的高脱除率。

权利要求

1.一种脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A.将锐钛型TiO2、粘土按质量比为1～2:1～2放入打浆机内进行干混，混合均匀后再加入去离子水进行打浆；其中，去离子水的加入量为锐钛型TiO2与粘土质量总和的25%～

50%，打浆时所述打浆机的轴转速为320 r/min～340r/min，打浆时间为0.5小时～1小时；

B.待所述步骤A打浆结束后，再向所述的打浆机内加入三氧化钨，继续打浆；其中，三氧化钨的加入量为步骤A中所述锐钛型TiO2质量的6%～10%，打浆时所述打浆机的轴转速为320 r/min～340r/min，打浆时间为0.5小时～1小时；

C.将所述步骤B打浆结束后得到的浆料用板框压滤机进行脱水处理；其中，脱水压力为0.30MPa～0.48MPa，脱水温度为40℃～50℃，脱水时间为1小时～3小时；

D.将步骤C脱水处理得到的物料在相对湿度为5%～10%的环境下进行真空干燥，得到本脱硝陶瓷催化剂载体；其中，所述真空干燥温度为50℃～70℃，干燥时间为2小时～3小时。

2.根据权利要求1所述的脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法，其特征在于：所述的打浆机的桨叶为2根，其旋转方向相反。

说明书

脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于选择性催化还原法催化剂技术领域，具体涉及一种脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法。

背景技术

[0002] 氮氧化合物NOx是目前造成大气污染的主要污染源之一，越来越受到人们的关注。氮氧化合物在大气中可形成硝酸及硝酸盐细颗粒物同硫酸及硫酸盐细粒混在一起，加速了酸雨的恶化。近年来PM2.5在许多一线城市频繁出现，而排放的NOx是产生PM2.5的一个重要来源。我国大气污染物中90%以上的氮氧化合物来源于矿物燃料（如煤、石油、天然气等）的燃烧。我国氮氧化物排放量随着能源消费的快速增长而迅速上升。统计数据显示，2005年，全国NOx排放总量就已经达到1800万t左右。据专家预测，若不控制，2020年我国氮氧化物排放总量将达到1452万吨。环保部门表示，“十二五”期间，氮氧化物总量控制将在全国范围内实行，并提交全国人大常委会批准作为“十二五”一项新的减排目标。

[0003] 目前，国内外火电厂脱硝大都采用燃烧后控制，其主流技术多采用选择性催化还原法来降低氮氧化物的污染。由于其没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱硝效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护，一次投资相对较低等诸多优点，得到了广泛的商业应用。催化剂作为选择性催化还原法系统的核心技术之一,其成本通常占脱硝装置总投资的30%—50%。因此，选择性催化还原法用的催化剂的需求也越来越大。

[0004] 目前，应用最广泛的选择性催化还原法烟气脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2型蜂窝式催化剂，该催化剂是以TiO2为载体，V2O5/WO3及MoO3为活性成分。一般地，烟气脱销催化剂中TiO2所占质量百分数为85-90%，V2O5所占质量百分数为1-5%，WO3所占质量百分数为5-10%，SiO2等其他组成成分所占质量百分数为0-5%。此类催化剂主要供应商为欧美和日本厂商,国外产品的特点是活性高!稳定性好,但是价格昂贵,蜂窝状催化剂的价格一般
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在6000美元/m左右。如果能够实现选择性催化还原法催化剂的国产化,无疑将大大降低火电厂脱硝的成本。

[0005] 蜂窝式选择性催化还原法烟气脱硝催化剂的制备方法主要包括：浸渍法和干混法。两种方法所用的载体大都采用纳米级锐钛型TiO2，浸渍法多采用偏钒酸铵和浓硝酸或草酸的混合溶液，草酸氧钒、草酸和V2O5混合液等作为浸渍剂；浸渍后干燥或焙烧制得V2O5/TiO2催化剂。与浸渍法相比较，干混法制备较简单，减少了一次干燥过程，而且依靠严格配料，钒的负载量可以很好地控制，但一般要加入粘接剂，容易出现负载不均的现象，使得烟气中NOx的脱除率不高。

发明内容

[0006] 本发明是对以往蜂窝式选择性催化还原法脱硝陶瓷催化剂的制备方法进行改进，提出了一种工艺设计合理，设备简单，成本低，处理能力大的脱硝陶瓷催化剂生产中所需载体的制备方法，而且得到的产物载体中负载WO3的活性均匀，保证了烟气中NOx的高脱除率。

[0007] 本发明的技术方案是：

[0008] 一种脱硝陶瓷催化剂载体的制备方法，包括以下步骤：

[0009] A.将锐钛型TiO2、粘土按质量比为1～2:1～2加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入去离子水进行打浆；其中，去离子水的加入量为锐钛型TiO2与粘土质量总和的25%～50%，打浆时所述打浆机的轴转速为320 r/min～340r/min，打浆时间为0.5小时～
1小时；

[0010] B.待所述步骤A打浆结束后，再向所述的打浆机内加入三氧化钨，继续打浆；其中，三氧化钨的加入量为步骤A中所述锐钛型TiO2质量的6%～10%，打浆时所述打浆机的轴转速为320 r/min～340r/min，打浆时间为0.5小时～1小时；

[0011] C.将所述步骤B打浆结束后得到的浆料用板框压滤机进行脱水处理；其中，脱水压力为0.30MPa～0.48MPa，脱水温度为40℃～50℃，脱水时间为1小时～3小时；

[0012] D.将步骤C脱水处理得到的物料在相对湿度为5%～10%的环境下进行真空干燥，得到本脱硝陶瓷催化剂载体；其中，所述真空干燥温度为50℃～70℃，干燥时间为2小时～3小时。

[0013] 上述技术方案中，更具体的方案是：打浆机的桨叶有2根，其旋转方向相反。

[0014] 由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

[0015] 1.本发明工艺简单，可操作性强，产物品质高，创造了良好的经济效益和环境效益。

[0016] 2.本发明直接将三氧化钨加入二氧化钛粉体中进行金属掺杂，而浸渍法一般需要先制备载体前驱物，高温烧成后再浸渍溶液，然后再干燥或煅烧，不仅增加了工序和能耗，而且纳米颗粒的载体在浸渍后容易产生团聚，影响其表面活性。

[0017] 3.本发明采用板框压滤机进行脱水，增大了生产规模和降低了生产成本，而且避免了所制负载WO3的TiO2载体的变形。

[0018] 4.本发明进一步采用真空干燥器在低温下进行干燥，避免WO3/TiO2载体在干燥过程中水分扩散，从而保证了TiO2载体表面WO3的活性均一性。

[0019] 5.本发明步骤C中所产生的框板滤液因溶有三氧化钨由泵打回打浆槽中循环使用，降低生产成本。

附图说明

[0020] 图1是NOx脱除率随温度的变化曲线。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，其中，实施例1～实施例8中所述的打浆机内装有2根旋转方向相反的桨叶。

[0022] 实施例1

[0023] 将100公斤锐钛型TiO2、200公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入75公斤的去离子水320 r/min的速度打浆；0.5小时后加入6公斤的三氧化钨，继续以320 r/min的速度打浆0.5小时；然后将得到的浆料用板框压滤机在压力为0.48MPa、温度为40℃下进行脱水处理1小时；最后脱水后得到的物料在相对湿度为5%的环境下进行真空干燥2小时，干燥温度为70℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0024] 实施例2

[0025] 将100公斤锐钛型TiO2、200公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入90公斤的去离子水330 r/min的速度打浆；1小时后加入7公斤的三氧化钨，继续以330 r/min的速度打浆1小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.44MPa、温度为45℃下进行脱水处理1小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为6%的环境下进行真空干燥2.5小时，干燥温度为70℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0026] 实施例3

[0027] 将100公斤锐钛型TiO2、150公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入87.5公斤的去离子水340 r/min的速度打浆；0.5小时后加入8公斤的三氧化钨，继续以
340 r/min的速度打浆1小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.36MPa、50℃下进行脱水处理1.5小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为7%的环境下进行真空干燥3小时，干燥温度为65℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0028] 实施例4

[0029] 将100公斤锐钛型TiO2、150公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入100公斤的去离子水320r/min的速度打浆；1小时后加入9公斤的三氧化钨，继续以320 r/min的速度打浆0.5小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.38MPa、温度为48℃下进行脱水处理1.5小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为9%的环境下进行真空干燥
2小时，干燥温度为63℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0030] 实施例5

[0031] 将100公斤锐钛型TiO2、100公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入90公斤的去离子水330 r/min的速度打浆；0.5小时后加入10公斤的三氧化钨，继续以330 r/min的速度打浆0.5小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.32MPa、温度为46℃下进行脱水处理2小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为10%的环境下进行真空干燥2.5小时，干燥温度为58℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0032] 实施例6

[0033] 将200公斤锐钛型TiO2、200公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入100公斤的去离子水340 r/min的速度打浆；1小时后加入12公斤的三氧化钨，继续以340 r/min的速度打浆1小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.34MPa、温度为42℃下进行脱水处理2小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为5%的环境下进行真空干燥3小时，干燥温度为55℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0034] 实施例7

[0035] 将150公斤锐钛型TiO2、100公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入100公斤的去离子水340 r/min的速度打浆；0.5小时后加入10.5公斤的三氧化钨，继续以340 r/min的速度打浆1小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.32MPa、温度为
44℃下进行脱水处理3小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为6%的环境下进行真空干燥2小时，干燥温度为55℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0036] 实施例8

[0037] 将200公斤锐钛型TiO2、100公斤粘土加入打浆机进行干混，混合均匀后再加入150公斤的去离子水320 r/min的速度打浆；1小时后加入20公斤的三氧化钨，继续以320 r/min的速度打浆0.5小时；然后得到的浆料用板框压滤机在压力为0.32MPa、温度为47℃下进行脱水处理3小时；最后将脱水后得到的物料在相对湿度为10%的环境下进行真空干燥3小时，干燥温度为50℃，得到本脱硝陶瓷催化剂载体。

[0038] 将本发明制备得到的载体应用到蜂窝式选择性催化还原法脱硝陶瓷催化剂的制备过程中，得到的蜂窝式选择性催化还原法脱硝陶瓷催化剂，其主要技术参数如表1所示；3 -1
在设定反应温度为280-435℃，NOx浓度为800mg/m 、空速比为4000h 的条件下，对其进行NOx脱除率实验测试，其结果见图1。

[0039] 表1

[0040]

[0041] 从图1可知：在常规选择性催化还原法要求的反应温度范围内（330—400℃），当-1SV为4000h 时，NOx脱除率为85%-96%，表明该催化剂具有NOx脱除率高，温度范围宽的特点，达到商业选择性催化还原法催化剂对反应速率的要求。

[0042] 另外，经相关试验测试得知该催化剂在连续运行2400小时的情况下，NOx脱除率在85%—96%范围内，活性没有明显下降。