本發(fā)明屬于煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑。

背景技術(shù)：

氮氧化物(NO_X)通常包括NO、NO₂、和N₂O等，主要來自機(jī)動(dòng)車輛的廢氣、火力發(fā)電站廢氣、船舶廢氣和其他工業(yè)的礦物燃料的高溫燃燒以及硝酸、氮肥、炸藥的工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的。NOX會(huì)刺激肺部導(dǎo)致人類呼吸系統(tǒng)疾病，還可導(dǎo)致臭氧層破壞和溫室效應(yīng)，并與SO₂一起會(huì)導(dǎo)致酸雨照成耕地退化和建筑物受損等。因此我國(guó)正在通過法律法規(guī)等形式加強(qiáng)對(duì)各種NO_X排放源的污染排放進(jìn)行限制。隨著我國(guó)電力需求的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)火電廠的裝機(jī)容量也迅速增長(zhǎng)，因此也帶來了NO_X污染排放加劇的問題。另外，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)良的的動(dòng)力性能，我國(guó)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛保有量的持續(xù)增加，與此同時(shí)船舶動(dòng)力90％以上的也采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用后處理SCR脫硝的方式進(jìn)行柴油車尾氣和火電廠鍋爐、鋼鐵廠和水泥廠窯爐煙道內(nèi)的NOX控制。SCR催化劑是SCR脫硝裝置的核心，主要工作溫度區(qū)間在300-400℃，催化劑的性能要求是脫銷效率高，熱穩(wěn)定性好，抗賤種賭博能力強(qiáng)，SO₂轉(zhuǎn)化率低等特點(diǎn)。近年來，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑由于良好的活性、較好的熱穩(wěn)定性而廣泛用作火力發(fā)電廠、水泥廠、鋼鐵廠煙氣脫硝中，但V₂O₅是一種有毒的物質(zhì)，流入到自然中通過生物鏈的富集作用而對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生大量的危害。與此同時(shí)V₂O₅-WO₃/TiO₂耐高溫穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)方量較多等缺陷限制了其在柴油機(jī)組尾氣的脫硝應(yīng)用，因此氧化鈰在脫硝領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸引起人們的重視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：一種氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑，包括氧化鈰，還包括成型劑。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，所述的成型劑包括偏鎢酸銨、玻璃纖維、木棉、硬脂酸、氨型羧甲基纖維素、聚氧化乙烯和水。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，所述的氧化鈰和成型劑形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，本催化劑的比表面積為55±5㎡/g。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，本催化劑的磨損率為0.08％以下。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，所述的氧化鈰為納米級(jí)氧化鈰。

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，本催化劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：

在上述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑中，本催化劑包括以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：。

1、本發(fā)明制得一種以工業(yè)級(jí)氧化鈰經(jīng)處理后變?yōu)榉涓C式催化劑所需的原材料制作成以氧化鈰為基材的煙氣脫硝催化劑氧化鈰含量85％-93％，制作成本低。

2、氧化鈰能將煙氣中的NO_X在250℃-450℃溫度儀與NH₃反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，適應(yīng)溫度區(qū)間廣；

3、本發(fā)明利用了催化劑活性物質(zhì)氧化鈰為基材做出的蜂窩式脫硝催化劑提高了單位面積上催化劑的脫硝性能，減少了常規(guī)電廠以及燃煤燃油機(jī)組的催化劑的用量；

4、本發(fā)明合理的利用了硝酸鈰的水溶性，將氧化鈰經(jīng)過預(yù)燒處理后通過控制NO3^-的量在1％-4.5％，從而避免了燒成收縮大和燒結(jié)過程中產(chǎn)品內(nèi)反應(yīng)劇烈等因素造成催化劑的損壞，實(shí)現(xiàn)了在以氧化鈰基SCR催化劑的制作燒結(jié)過程中氧化鈰顆粒與顆粒之間的燒結(jié)，提高了燒結(jié)后催化劑的強(qiáng)度與耐磨度；

5、本發(fā)明制得的催化劑抗水熱老化、抗硫化的能力較強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所用的試劑，如無特殊說明，可以從常規(guī)生化試劑商店購(gòu)買得到。以下實(shí)施例中的定量數(shù)據(jù)，均設(shè)置三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

實(shí)施例1

一種氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑，包括氧化鈰，氧化鈰為納米級(jí)氧化鈰，還包括成型劑，成型劑包括偏鎢酸銨、玻璃纖維、木棉、硬脂酸、氨型羧甲基纖維素、聚氧化乙烯和水。硝酸鈰和成型劑形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

本催化劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：

本催化劑的比表面積為50㎡/g。本催化劑的磨損率為0.07％，磨損率極低。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：

本催化劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：

本催化劑的比表面積為60㎡/g。本催化劑的磨損率為0.06％以下。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：

本催化劑包括以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分：

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種實(shí)施例1-3所述的氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑的制作方法，包括以下步驟：

A、將氧化鈰與濃硝酸反應(yīng)制得硝酸鈰溶液，氧化鈰可選用工業(yè)級(jí)，

B、在步驟A的硝酸鈰溶液中加入混合表面處理劑，攪拌均勻后蒸發(fā)濃縮，得到含有硝酸鈰結(jié)晶體的渾濁液，

C、將步驟B中的渾濁液通過壓濾設(shè)備壓濾后得到硝酸鈰泥料，干燥后進(jìn)轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，得到納米級(jí)氧化鈰粉體，

D、取步驟C的納米級(jí)氧化鈰粉體與成型劑混合并混煉后，形成混煉泥料，混煉泥料用擠出機(jī)擠出成型呈蜂窩狀，干燥后得到氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑,可根據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行切割。

本發(fā)明利用了催化劑活性物質(zhì)氧化鈰為基材做出的蜂窩式脫硝催化劑提高了單位面積上催化劑的脫硝性能，本發(fā)明制得的催化劑抗水熱老化、抗硫化的能力較強(qiáng)，且成本較低。

優(yōu)選方案：

在步驟A中，氧化鈰與濃硝酸在溶解罐中反應(yīng)，溶解罐通過底部吹氣來混合氧化鈰與濃硝酸反應(yīng)，且氧化鈰與濃硝酸的摩爾比為1:1。

在步驟B中，所述的混合表面處理劑包括無機(jī)表面處理劑和有機(jī)表面處理劑。在本實(shí)施例中，無機(jī)表面處理劑包括水溶性硅膠，所述的水溶性硅膠的加入量為硝酸鈰溶液的0.5-5wt％，所述的有機(jī)表面處理劑包括聚氧化乙烯，所述的聚氧化乙烯的加入量為硝酸鈰溶液的0.5-5wt％。在蒸發(fā)濃縮過程中，溶液會(huì)有硝酸鈰結(jié)晶體析出，析出的硝酸鈰晶體表面快速與混合表面處理劑相結(jié)合從而保證了最終形成的硝酸鈰固體顆粒的原始顆徑為納米級(jí)。

在步驟C中，渾濁液經(jīng)板框壓濾設(shè)備壓濾后得到硝酸鈰泥料，壓濾后的液體再次濃縮并再次經(jīng)過板框壓濾設(shè)備壓濾得到硝酸鈰泥料，合并兩次壓濾得到的硝酸鈰泥料，泥料收率達(dá)99％以上，在70-90℃，優(yōu)選為80℃下干燥后得到含水率8％以下的硝酸鈰泥料，干燥溫度為，進(jìn)入到轉(zhuǎn)窯燒結(jié)得到納米級(jí)氧化鈰粉體。

燒結(jié)后的NO3^-占硝酸鈰粉體的重量為1-4.5％，氧化鈰含量85％-93％。

在步驟D中，所述的成型劑包括偏鎢酸銨、玻璃纖維、木棉、硬脂酸、氨型羧甲基纖維素、聚氧化乙烯和水。具體的說，偏鎢酸銨加入量為混煉總固體量的3-7wt％，玻璃纖維加入量為混煉總固體量的4-8wt％，木棉加入量為混料總固體量0.5-2wt％，硬脂酸加入量為混料總固體量的0.1-1wt％，氨型羧甲基纖維素加入量為混料總固體量的0.5-2wt％，聚氧化乙烯加入量為混料總固體量的0.5-3wt％，考慮到氧化鈰粉體中含有一部分的水，因此水的加入量根據(jù)不同的氧化鈰粉體的含水量進(jìn)行添加，添加水的量使混煉泥料含水率為27.5-29.5wt％?；炝铣尚秃螅?0℃以下下料，進(jìn)行擠出成型。

在步驟D中，混煉泥料經(jīng)過12小時(shí)陳腐后，使泥料充分均勻，經(jīng)過0.8*1.5mm規(guī)格的篩網(wǎng)過濾后，通過預(yù)擠機(jī)擠壓成泥塊，泥塊再經(jīng)過24小時(shí)陳腐，使泥料充分均勻，之后將泥塊用擠出機(jī)擠出成型呈蜂窩狀，該蜂窩狀催化劑為濕態(tài)產(chǎn)品，蜂窩式催化劑孔數(shù)和長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的規(guī)格而定。氧化鈰基SCR煙氣脫硝催化劑的比表面積為55±5㎡/g，磨損率為0.08％以下。

步驟D的混煉工藝如下：

A、一次混煉：在混煉機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，將氧化鈰、偏鎢酸銨和硬脂酸放入到混煉機(jī)中，開啟混煉機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，加入水后進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動(dòng)；

B、二次混煉：停機(jī)，加入木棉和玻璃纖維，開啟排氣下高速轉(zhuǎn)動(dòng)；

C、三次混煉：低速反向轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，停機(jī)，加入CMC、PEO、20％氨水和水，開啟排氣下高速反向轉(zhuǎn)動(dòng)；

D、四次混煉：停機(jī)，加入CMC和PEO，開啟排氣下高速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

步驟D的干燥工藝如下：

在步驟C中，可以在1050℃下燒結(jié)8小時(shí)，完成燒結(jié)。優(yōu)選地，燒結(jié)優(yōu)選采用高溫網(wǎng)帶窯燒結(jié)，燒結(jié)工藝如下：

經(jīng)過燒結(jié)，硝酸鈰轉(zhuǎn)化成氧化鈰，燒結(jié)后的NO3^-占硝酸鈰粉體的重量為1-4.5％，氧化鈰含量85％-93％。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。