一種蜂窩式scr脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種蜂窩式SCR脫硝催化劑及其制備方法，屬于脫硝催化劑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物（NOx)是最重要的空氣污染物之一，是造成酸雨、光化學(xué)煙霧和臭氧層空 洞的主要原因，對生態(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和和人體健康產(chǎn)生巨大的危害。國家對NO x排放的 控制越來越重視，并制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，自2012年1月1日起，所有新建火電機(jī)組氮氧 化物排放量不得大于lOOmg/m 3;自2014年1月1日起，重點地區(qū)所有火電投運機(jī)組氮氧化 物排放量不得大于l〇〇mg/m3,非重點地區(qū)2003年以前投產(chǎn)的機(jī)組不大于200mg/m 3; 煙氣脫硝，目前世界上最為成熟的技術(shù)是以NH3為還原劑的選擇性催化還原技術(shù) (SCR)。該技術(shù)是指在蜂窩陶瓷做載體，以五氧化二釩為活性組分，將煙氣中的氮氧化物和 噴入煙氣中的還原劑（NH3)發(fā)生還原反應(yīng)，在五氧化二釩的左右下生成隊和H 20。而蜂窩陶 瓷催化劑是SCR技術(shù)的核心，它決定著SCR技術(shù)的脫氮效率和經(jīng)濟(jì)性，其建設(shè)成本占煙氣 脫硝工程成本的20%以上，運行成本占30%以上。目前脫硝催化劑主要是以鈦白粉為基材 進(jìn)行生廣，但其價格昂貴。
[0003] 硅藻土和分子篩，具有大的比較面積和規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，且孔徑可調(diào)，有利于反應(yīng) 物、產(chǎn)物的擴(kuò)散，減少內(nèi)擴(kuò)散對催化劑性能的影響。另外，硅藻土和分子篩價格相對鈦白粉 來說，價格低廉，且無毒不污染環(huán)境，和鈦白粉配合使用作為脫硝催化劑的載體，在某種意 義上來講，可以降低生產(chǎn)成本。
[0004] 本發(fā)明提出一種以硅藻土、分子篩、鈦白粉為載體，稀土氧化物摻雜氧化鐵為活性 中心的蜂窩式SCR脫硝催化劑，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好活性高，成本低，抗中毒性能高，使用壽 命長，且生產(chǎn)工藝簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種用硅藻土和分子篩替代大量鈦白粉來制備蜂窩式脫硝 催化劑的方法，它用于解決現(xiàn)有催化劑成本較高的問題，且具有化學(xué)和熱穩(wěn)定性好活性高， 成本低，抗中毒性能高，使用壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種蜂窩式SCR脫硝催化劑，由以下重量份數(shù)的的組分制得： 娃藻土 7-13份； 鈦白粉 11-20份； 分子篩 18-25份； 氧化鐠 8-12份； 氧化釔 9-13份； 氧化鐵 10-15份 聚二茂鐵 20-25份； 潤滑劑 10-15份； 粘結(jié)劑 15-20份； 耐磨劑 7-12份； 表面活性劑 5-12份； 去離子水 8-10份。
[0006] 其中所述的潤滑劑由以下重量份的組分組成： 滑石粉 4-6份； 二甲基硅油 6-9份。
[0007] 其中所述的粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成： 酚醛樹脂 7-8份； 白云石 8-12份。
[0008] 其中所述的耐磨劑由以下重量份的組分組成： 聚四氟乙烯粉末 4-7份； 聚苯乙烯乙二醇酯纖維 3-5份。
[0009] 其中所述的表面活性劑由以下重量份的組分組成： 十六烷基苯磺酸鈉 1-3份； 十二烷基硫酸鈉 2-5份； 聚氧乙烯基醚 2-4份。
[0010] 其中所述的聚二茂鐵，是一種高分子還原劑，有利于提高脫硝率，其通過以下步驟 制備完成： 將反應(yīng)用的不銹鋼聚合釜連接至真空/氬氣線，抽真空、通氬氣連續(xù)三次，進(jìn)行脫氧 處理。然后，取2-3L四氫呋喃加入聚合物，夾套溫度升至25-40°C，開啟攪拌裝置，轉(zhuǎn)速 調(diào)至100-150r/min，加入5-10g二茂鐵鋰引發(fā)劑，溫度升至50-60°C，反應(yīng)2-4h后，加入 100-200ml無水甲醇終止反應(yīng)，得到聚二茂鐵。
[0011] 本發(fā)明蜂窩式SCR脫硝催化劑的制備工藝如下： (1) 取7-13份硅藻土、11-20份鈦白粉、18-25份分子篩，在60-80°C真空烘箱內(nèi)干燥 5-8h，降溫至室溫； (2) 稱取10-15份硝酸鐠、10-15份硝酸釔和12-17份硝酸鐵，加入混料釜，將 15. 6-18. 5L水逐漸加入混料釜，并開啟攪拌，以150-200r/min的速度攪拌2-4h后，加入 (1)中預(yù)處理好的硅藻土、鈦白粉和分子篩，繼續(xù)攪拌2-4h ; (3) 將上述產(chǎn)品，放入馬弗爐，在400-600°C下煅燒4-6h，得到相應(yīng)的氧化物活性中心： 氧化鐠、氧化釔和氧化鐵； (4 )向上述組分中，依次添加4-6份滑石粉、6-9份二甲基硅油、7-8份酚醛樹脂、8-12份 白云石、4-7份聚四氟乙烯粉末、3-5份聚苯乙烯乙二醇酯纖維、1-3份十六烷基苯磺酸鈉、 2-5份十二烷基硫酸鈉、2-6份聚氧乙烯基醚、8-10份去離子水進(jìn)行混煉，將物料混煉均勻； (5) 將混煉出來的物料，熟化12-24h后，加入到過濾預(yù)擠出中擠出，過濾除去物料中雜 質(zhì)； (6) 擠出成型：將上述過濾后的物料在真空練泥機(jī)中混煉3-5遍，混煉溫度為30-50°C， 真空度為0.08-0.1 MPa，然后置入液壓擠出機(jī)中，擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體，擠出壓 力為2-5MPa，擠出成型后，在60-80°C下干燥處理24-48h ; (7) )將20-25份制備的聚二茂鐵高分子還原劑均勻負(fù)載于（6)中產(chǎn)物上，并進(jìn)行干燥 處理； (8) 按照規(guī)定的長度，將上述成品進(jìn)行切割，并進(jìn)行前端硬化耐磨處理； (9) 包裝產(chǎn)品，得到蜂窩式脫硝催化劑成品。
[0012] 本發(fā)明所具有的有益效果是： 1、本發(fā)明蜂窩式SCR脫硝催化劑用硅藻土和分子篩來替代大量鈦白粉作為載體，有利 于解決現(xiàn)有催化劑成本較高的問題，且具有化學(xué)和熱穩(wěn)定性好活性高，成本低，抗中毒性能 高，使用壽命長等優(yōu)點。
[0013] 2、加入稀土氧化物可以提高催化劑的耐熱性，起到穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu)和防止體積收縮 的雙重作用。
[0014] 3、聚二茂鐵是一種高分子還原劑，有利于提高脫硝催化劑的脫硝率。
[0015] 4、該催化劑在固定床模擬煙氣條件下進(jìn)行脫硝測試，結(jié)果表明當(dāng)空速為 40000h-l、一氧化氮體積濃度為500ppm、二氧化硫體積濃度為500ppm、氨氣濃度為500ppm 時，在200-500°C的溫度區(qū)間內(nèi)，脫硝效率達(dá)到91%以上。
【具體實施方式】
[0016] 下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，具體實施例不限制本發(fā)明。
[0017] 實施例1 一種蜂窩式SCR脫硝催化劑，由以下重量份數(shù)的組分制得： 娃藻土 7份； 鈦白粉 11份； 分子篩 18份； 氧化鐠 8份； 氧化釔 9份； 氧化鐵 10份 聚二茂鐵 20份； 滑石粉 4份； 二甲基硅油 6份； 酚醛樹脂 7份； 白云石 8份； 聚四氟乙烯粉末 4份； 聚苯乙烯乙二醇酯纖維 3份； 十六烷基苯磺酸鈉 1份； 十二烷基硫酸鈉 2份； 聚氧乙烯基醚 2份； 去尚子水 8份。
[0018] 本發(fā)明蜂窩式SCR脫硝催化劑的制備工藝如下： (1) 取7份硅藻土、11份鈦白粉、18份分子篩，在60°C真空烘箱內(nèi)干燥8h，降溫至室溫； (2) 稱取10份硝酸鐠、10份硝酸釔和12份硝酸鐵，加入混料釜，將15. 6L水逐漸加入 混料釜，并開啟攪拌，以150r/min的速度攪拌4h后，加入（1)中預(yù)處理好的硅藻土、鈦白粉 和分子篩，繼續(xù)攪拌2h ; (3)將上述產(chǎn)品，放入馬弗爐，在400°C下煅燒4h，得到相應(yīng)的氧化物活性中心：氧化 鐠、氧化釔和氧化鐵； (4 )向上述組分中，依次添加4份滑石粉、6份二甲基硅油、7份酚醛樹脂、8份白云石、4 份聚四氟乙烯粉末、3份聚苯乙烯乙二醇酯纖維、1份十六烷基苯磺酸鈉、2份十二烷基硫酸 鈉、2份聚氧乙烯基醚、8份去離子水進(jìn)行混煉，將物料混煉均勻； (5) 將混煉出來的物料，熟化12h后，加入到過濾預(yù)擠出中擠出，過濾除去物料中雜質(zhì)； (6) 擠出成型：將上述過濾后的物料在真空練泥機(jī)中混煉3遍，混煉溫度為30°C，真 空度為O.OSMPa，然后置入液壓擠出機(jī)中，擠出得到蜂窩式脫硝催化劑胚體，擠出壓力為 2MPa，擠出成型后，在60°C下干燥處理24h ; (7) 將反應(yīng)用的不銹鋼聚合釜連接至真空/氬氣線，抽真空、通氬氣連續(xù)三次，進(jìn)行脫 氧處理。然后，取2L四氫呋喃加入聚合物，夾套溫度升至25°C，開啟攪拌裝置，轉(zhuǎn)速調(diào)至 100r/min，加入5g二茂鐵鋰引發(fā)劑，溫度升至50°C，反應(yīng)4h后，加入100mL無水甲醇終止反 應(yīng)，得到聚二茂鐵。
[0019] (8))將20份制備的聚二茂鐵高分子還原劑均勻負(fù)載于（6)中產(chǎn)物上，并進(jìn)行干燥 處理； (9) 按照規(guī)定的長度，將上述成品進(jìn)行切割，并進(jìn)行前端硬化耐磨處理； (10) 包裝產(chǎn)品，得到蜂窩式脫硝催化劑成品。
[0020] 實施例2 一種蜂窩式SCR脫硝催化劑，由以下重量份數(shù)的組分制得： 娃藻土 8份； 鈦白粉 15份； 分子篩 19份； 氧化鐠 11份； 氧化釔 10份； 氧化鐵 12份 聚二茂鐵 22份； 滑石粉 5份； 二甲基硅油 7份； 酚醛樹脂 8份； 白云石 9份； 聚四氟乙烯粉末 6份； 聚苯乙烯乙二醇酯纖維 4份； 十六烷基苯磺酸鈉 2份； 十二烷基硫酸鈉 3份； 聚氧乙烯基醚 3份； 去尚子水 9份。
[0021] 本發(fā)明蜂窩式SCR脫硝催化劑的制備工藝如下： (1) 取