一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201611216261.2

申请日:

2016.12.26

公开号:

CN106732699A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):B01J 27/188申请日:20161226|||公开

IPC分类号:

B01J27/188; B01J27/199; B01D53/86; B01D53/56

主分类号:

B01J27/188

申请人:

内蒙古华元科技有限公司

发明人:

夏文启; 谢学宝; 何欣萌

地址:

014060 内蒙古自治区包头市装备制造产业园区新规划区合众路8号

优先权:

专利代理机构:

北京市诚辉律师事务所 11430

代理人:

封明艳;范盈

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内容摘要

本发明涉及一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,该催化剂以钛钨粉和钛钨硅粉为载体,负载五氧化二钒、氧化钨、氧化硅、氧化锰、氧化铈、氧化镧等为活性中心;本发明还涉及该催化剂的制备方法。本发明所述的脱硝宽温型催化剂,用于电厂亚负荷情况下烟气温度较低时,保证脱硝效率,且具有化学和热稳定性,能够抗SO2和H2O,本发明中加入稀土元素可以提高催化剂稳定性。

权利要求书

1.一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,其特征在于,原料包括如下物质:

2.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,原料还包括磷酸盐、
钼酸盐和草酸铌。
3.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,还包括粘结剂8-10
份,所述的粘结剂选自PEO(聚氧化乙烯)、CMC(羧甲基纤维素)或者二者的组合;优选,二者
组合。
4.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,还包括:耐磨剂7-12
份,润滑剂11-16份,表面活性剂8-18份。
5.根据权利要求4所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,所述的耐磨剂选自
聚四氟乙烯粉末、硅橡胶粉末或者二者的组合。
6.根据权利要求4所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,所述润滑剂选自滑
石粉、硅油或者二者的组合。
7.根据权利要求4所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,所述的表面活性剂
选自十六烷基磺酸钠、月桂基硫酸钠或者二者的组合。
8.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,还包括玻璃纤维5-8
份,木浆棉2-4份。
9.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,还包括单乙醇胺2-5
份,水8-12份,20%氨水4-6份,50%乳酸5-8份。
10.根据权利要求1所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的制备方法,其特征
在于,包括如下步骤:
1)取钛钨粉20-30份,钛钨硅粉10-15份置于60-80℃真空烘箱中烘干5-8h;
2)混炼:将五氧化二钒2-8份,氧化钨3-6份,氧化硅2-5份,氧化锰3-5份,1-3份氧化镧,
1-3份氧化铈加入混料釜,将8-12份去离子水,4-6份20%氨水,50%乳酸5-8份加入混料釜,
混匀,500r/min搅拌2h;加入上述烘干的钛钨粉20-30份,钛钨硅粉10-15份,盖好加料盖后,
继续搅拌500r/min运行2-3h,使其均匀;
3)将混炼后的物料熟化12-24小时后,加入到过滤预挤出机中挤出,过滤除去物料中杂
质;
4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;
5)进行陈腐12-18h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;
6)风加热设为150℃,(最高测温点控制在65℃左右,中心3个测试点的温度不能超过75
℃)干燥时间20-140h后,按照规定的长度进行切割;
7)进行煅烧,煅烧时间3~4小时,煅烧温度400~500℃,即得。

说明书

一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂领域,具体涉及一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化
剂及其制备方法。

背景技术

燃煤电厂排放的氮氧化物主要是NO、NO2,NOx直接危害人体健康,破坏环境,形成酸
雨和光化学烟雾。我国人民的环保意识提高,并且环境保护法进一步完善推行,我们已经逐
步认识到烟气中的NOx的危害。燃煤电厂发电量大,NOx排放量也较多,脱硝工艺技术需求空
间巨大。现有的催化剂主要成分为活性炭,Mg/Al等,从国外引进的催化剂制作方法,反应温
度都在300℃以上。300℃以下的脱硝催化剂研究很少,也没有实际应用。燃煤电厂在启停炉
和亚负荷时,烟气温度较低,运用高温催化剂无法保证此时NOx排放量达标,因此,研究新型
宽温型催化剂是解决低温脱硝技术问题的重点。

发明内容

本发明提供一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,以钛钨粉和钛钨硅粉为
载体,负载五氧化二钒、氧化钨、氧化硅、氧化锰、氧化镧和氧化铈等为活性中心,该催化剂
在250-350℃下有催化活性,且可防止催化剂在高硫情况下中毒,并防止催化剂堵塞,增加
催化剂寿命。本发明的脱硝催化剂制备简单,且生产效率较高。

本发明一方面涉及一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,原料包括如下组
分:


在本发明一个具体的实施方式中,原料还包括磷酸盐、钼酸盐和草酸铌。优选地,
磷酸盐5-8份,钼酸盐5-8份,草酸铌2-5份;

优选地,磷酸盐选自磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、偏磷酸钠、三聚磷酸钠等;
优选三聚磷酸钠。

优选地,钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾。

在本发明一个具体的实施方式中,原料还包括粘结剂8-10份;优选地,所述的粘结
剂选自PEO(聚氧化乙烯)、CMC(羧甲基纤维素)或者二者的组合,优选二者的组合;更优选
地,催化剂中粘结剂的用量为PEO 3-4份,CMC 5-6份。

在本发明一个具体的实施方式中,原料还包括耐磨剂7-12份;优选地,所述的耐磨
剂选自聚四氟乙烯粉末、硅橡胶粉末或者二者的组合,优选二者的组合;更优选地,催化剂
中耐磨剂的用量为聚四氟乙烯粉末3-7份,硅橡胶粉末4-5份。

在本发明一个具体的实施方式中,原料还包括润滑剂11-16份;优选地,所述润滑
剂选自滑石粉、硅油或者二者的组合,优选二者的组合;更优选地,催化剂中润滑剂的用量
为滑石粉6-8份,硅油5-8份。

在本发明一个具体的实施方式中,原料还包括表面活性剂8-18份;优选地,所述的
表面活性剂选自十六烷基磺酸钠、月桂基硫酸钠或者二者的组合,优选二者的组合;更优选
地,催化剂中表面活性剂的用量为十六烷基磺酸钠5-12份,月桂基硫酸钠3-6份。

本发明所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的原料还包括玻璃纤维5-8
份,木浆棉2-4份。

本发明所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的原料还包括单乙醇胺2-5
份,水8-12份,20%氨水4-6份,50%乳酸5-8份。

在本发明一个具体的实施方式中,所述的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化
剂,由以下组分制成:



其中,粘结剂是PEO 3-4份,CMC5-6份;

耐磨剂是聚四氟乙烯粉末3-7份,硅橡胶粉末4-5份;

润滑剂是滑石粉6-8份,硅油5-8份;

表面活性剂为十六烷基磺酸钠5-12份,月桂基硫酸钠3-6份。

本发明另一方面涉及一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的制备方法,包
括如下步骤:

1)取钛钨粉20-30份,钛钨硅粉10-15份置于60-80度真空烘箱中烘干5-8h;

2)混炼:将五氧化二钒2-8份,氧化钨3-6份,氧化硅2-5份,氧化锰3-5份加入混料
釜,将8-12份去离子水,4-6份20%氨水,5-8份50%乳酸加入混料釜,混匀,500r/min搅拌
2h;加入上述烘干的钛钨粉20-30份,钛钨硅粉10-15份,盖好加料盖后,继续搅拌500r/min
运行2-3h,使其均匀;

3)将混炼后的物料熟化12-24小时后,加入到过滤预挤出机中挤出,过滤除去物料
中杂质;

4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;

5)进行陈腐12-18h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;

6)风加热设为150℃,(最高测温点控制在65℃左右,中心3个测试点的温度不能超
过75℃)干燥时间20-140h后按照规定的长度进行切割;

7)进行煅烧,煅烧时间3~4小时,煅烧温度400~500℃,即得。

在一个具体实施方式中,上述用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的制备方法
的步骤(2)中,还加入磷酸盐、钼酸盐和草酸铌。

优选地,磷酸盐5-8份,钼酸盐5-8份,草酸铌2-5份;其中,磷酸盐选自磷酸钠、磷酸
氢二钠、磷酸二氢钠、偏磷酸钠、三聚磷酸钠等;优选三聚磷酸钠;钼酸盐选自钼酸钠、钼酸
钾。

在一个具体实施方式中,上述用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的制备方法
的步骤(2)中,还加入耐磨剂7-12份、粘结剂8-10份、润滑剂11-16份以及表面活性剂8-18
份。

在一个具体实施方式中,上述用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的制备方法
的步骤(2)中还加入玻璃纤维5-8份,木浆棉2-4份,单乙醇胺2-5份。

所述的耐磨剂选自聚四氟乙烯粉末、硅橡胶粉末或者二者的组合,优选二者的组
合;更优选地,催化剂中耐磨剂的加入量为聚四氟乙烯粉末3-7份,硅橡胶粉末4-5份。

所述的粘结剂选自PEO(聚氧化乙烯)、CMC(羧甲基纤维素)或者二者的组合,优选
二者的组合;更优选地,催化剂中粘结剂的加入量为PEO 3-4份,CMC5-6份。

所述润滑剂选自滑石粉、硅油或者二者的组合,优选二者的组合;更优选地,催化
剂中润滑剂的加入量为滑石粉6-8份,硅油5-8份。

所述的表面活性剂选自十六烷基磺酸钠、月桂基硫酸钠或者二者的组合,优选二
者的组合;更优选地,催化剂中表面活性剂的加入量为十六烷基磺酸钠5-12份,月桂基硫酸
钠3-6份。

在本发明一个具体的实施方式中,所述用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的
制备方法,包括如下步骤:

1)取钛钨粉20-30份,钛钨硅粉10-15份置于60-80度真空烘箱中烘干5-8h;2)混
炼:将五氧化二钒2-8份,氧化钨3-6份,氧化硅2-5份,氧化锰3-5份,1-3份氧化镧,1-3份氧
化铈,5-8份磷酸盐,5-8份钼酸盐,2-5份草酸铌加入混料釜,将8-12份去离子水,4-6份20%
氨水,5-8份50%乳酸加入混料釜,混匀,500r/min搅拌2h;加入上述烘干的钛钨粉20-30份,
钛钨硅粉10-15份,盖好加料盖后,继续搅拌500r/min运行2-3h;在上述组分中加入5-8份玻
璃纤维,2-4份木浆棉,2-5份单乙醇胺,3-4份PEO,5-6份CMC,3-7份聚四氟乙烯粉末,5-8份
硅橡胶粉末,6-8份滑石粉,5-8份硅油,5-12份十六烷基磺酸钠,3-6份月桂基硫酸钠进行混
炼,使其均匀;

3)将混炼后的物料熟化12-24小时后,加入到过滤预挤出机中挤出,过滤除去物料
中杂质;

4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;

5)进行陈腐12-18h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;

6)风加热设为150℃,(最高测温点控制在65℃左右,中心3个测试点的温度不能超
过75℃)干燥时间20-140h后按照规定的长度进行切割;

7)进行煅烧,煅烧时间3~4小时,煅烧温度400~500℃,即得。

本发明中同时采用钛钨粉和钛钨硅粉作为载体,并且同时采用PEO和CMC能够提高
产物的料性,PEO是粘合剂,对于小分子材料可连接,CMC是陶瓷剂,未经过高温时作为粘合
剂,主要连接大分子材料,经过高温后会瓷化,产生强度。本发明中选用TiO2-SiO2粉末,提高
了表观结构,抑制S转化率。本发明经高温煅烧后可增加催化剂强度,添加了玻璃纤维,绝缘
性好,耐热性强,机械强度高,作为催化剂的增强材料。

本发明中加入稀土氧化物可提高催化剂的耐热性,起到稳定晶格结构和防止体积
收缩的双重作用。本发明中同时加入草酸铌、磷酸盐和钼酸盐,使得催化剂在具有较高的活
性。

本发明制备的用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂的性能:在烟气中SO2浓度
1000mg/m3,NOx浓度1500mg/m3,温度在250-350℃的时候脱硝率可达到98-99%。

本发明中所述的份为重量份,可以直接将份同时替换为毫克、克、千克、公斤等已
知的重量单位。

本发明中20%氨水、50%乳酸中的%为质量百分浓度。

具体实施方式

实施例1

用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,由以下组分制成:


其中,粘结剂是PEO 3kg,CMC 5kg;

耐磨剂是聚四氟乙烯粉末3kg,硅橡胶粉末4kg;

润滑剂是滑石粉6kg,硅油5kg;

表面活性剂为十六烷基磺酸钠5kg,月桂基硫酸钠3kg;制备工艺如下:

1)取钛钨粉20kg,钛钨硅粉10kg置于60℃真空烘箱中烘干5h;

2)将五氧化二钒2kg,氧化钨3kg,氧化硅2kg,氧化锰3kg,氧化镧1kg,氧化铈1kg,
三聚磷酸钠5kg,钼酸钠5kg,草酸铌2kg加入混料釜,将去离子水8kg,20%氨水4kg,50%乳
酸5kg加入混料釜,混匀,500r/min搅拌2h;加入上述烘干的20kg钛钨粉,10kg钛钨硅粉,盖
好加料盖后,继续搅拌500r/min运行2h;在上述组分中加入玻璃纤维5kg,木浆棉2kg,单乙
醇胺2kg,PEO 3kg,CMC 5kg,聚四氟乙烯粉末3kg,硅橡胶粉末4kg,滑石粉6kg,硅油5kg,十
六烷基磺酸钠5kg,月桂基硫酸钠3kg进行混炼,使其均匀;

3)将混炼后的物料熟化12小时后,加入到过滤预挤出中机挤出,过滤除去物料中
杂质;

4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;

5)进行陈腐12h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;

6)风加热设为150℃,干燥时间20h后按照规定的长度进行切割;

7)进行煅烧,煅烧时间3小时,煅烧温度400℃。

实施例2

用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,由以下组分制成:



其中,粘结剂是PEO 3kg,CMC 6kg;

耐磨剂是聚四氟乙烯粉末5kg,硅橡胶粉末5kg;

润滑剂是滑石粉7kg,硅油6kg;

表面活性剂为十六烷基磺酸钠8kg,月桂基硫酸钠4kg;

制备工艺如下:

1)取钛钨粉25kg,钛钨硅粉13kg置于70℃真空烘箱中烘干6h;

2)混炼:将五氧化二钒5kg,氧化钨5kg,氧化硅3kg,氧化锰4kg,氧化镧2kg,氧化铈
2kg,三聚磷酸钠6kg,钼酸钠6kg,草酸铌3kg加入混料釜,将去离子水10kg,20%氨水5kg,
50%乳酸6kg加入混料釜,混匀,500r/min搅拌2h;加入上述烘干的钛钨粉25kg,钛钨硅粉
13kg,盖好加料盖后,继续搅拌500r/min运行2.5h;在上述组分中加入玻璃纤维6kg,木浆棉
3kg,单乙醇胺4kg,PEO 3kg,CMC 6kg,聚四氟乙烯粉末5kg,硅橡胶粉末5kg,滑石粉7kg,硅
油6kg,十六烷基磺酸钠8kg,月桂基硫酸钠4kg进行混炼,使其均匀;

3)将混炼后的物料熟化18小时后,加入到过滤预挤出机中挤出,过滤除去物料中
杂质;

4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;

5)进行陈腐15h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;

6)风加热设为150℃,干燥时间100h后按照规定的长度进行切割;

7)进行煅烧,煅烧时间3.5小时,煅烧温度450℃,即得。

实施例3

用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,由以下组分制成:



其中,粘结剂是PEO 4kg,CMC 6kg;

耐磨剂是聚四氟乙烯粉末7kg,硅橡胶粉末5kg;

润滑剂是滑石粉8kg,硅油8kg;

表面活性剂为十六烷基磺酸钠12kg,月桂基硫酸钠6kg;

制备工艺如下:

1)取钛钨粉30kg,钛钨硅粉15kg置于70℃真空烘箱中烘干6h;

2)混炼:将五氧化二钒8kg,氧化钨6kg,氧化硅5kg,氧化锰5kg,氧化镧3kg,氧化铈
3kg,三聚磷酸钠8kg,钼酸钠8kg,草酸铌5kg加入混料釜,将去离子水12kg,20%氨水6kg,
50%乳酸8kg加入混料釜,混匀,500r/min搅拌3h;加入上述烘干的钛钨粉30kg,钛钨硅粉
15kg,盖好加料盖后,继续搅拌500r/min运行2-3h;在上述组分中加入玻璃纤维8kg,木浆棉
4kg,单乙醇胺5kg,PEO 4kg、CMC 6kg,聚四氟乙烯粉末7kg,硅橡胶粉末5kg,滑石粉8kg,硅
油8kg,十六烷基磺酸钠12kg,月桂基硫酸钠6kg进行混炼,使其均匀;

3)将混炼后的物料熟化18小时后,加入到过滤预挤出中机挤出,过滤出去物料中
杂质;

4)将过滤预挤出的物料,通过模具挤出成型;

5)陈腐18h,干燥至减重率≥9%时,完成第一次干燥;

6)风加热设为150℃,干燥时间140h后按照规定的长度进行切割;

7)进行煅烧,煅烧时间4小时煅烧温度500℃。

对比例1

省略钛钨硅粉,并使钛钨粉的用量为30kg,其他同实施例1。

对比例2

省略钛钨粉,并使钛钨硅粉的用量为30kg,其他同实施例1。

对比例3

省略氧化锰,其他同实施例1。

对比例4(省略CMC)

粘结剂是PEO 8kg,其他同实施例1。

对比例5(省略PEO)

粘结剂是CMC 8kg,其他同实施例1。

对比例6

将氧化铈替换为氧化钯,其他同实施例1。

对比例7

将氧化铈替换为氧化镱,其他同实施例1。

对比例8

省略氧化镧,并且使氧化铈的用量为2kg,其他同实施例1。

实施例4活性进行评价

在250-350℃的温度下,将氮氧化物和二氧化硫的模拟烟气通入上述实施例1-3以
及对比例1-8制备的催化剂样品中,测试脱硝效率,结果如下:

表1本发明所制备催化剂的活性评价



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本发明涉及一种用于火电厂烟气脱硝宽温型钛基催化剂,该催化剂以钛钨粉和钛钨硅粉为载体,负载五氧化二钒、氧化钨、氧化硅、氧化锰、氧化铈、氧化镧等为活性中心;本发明还涉及该催化剂的制备方法。本发明所述的脱硝宽温型催化剂,用于电厂亚负荷情况下烟气温度较低时,保证脱硝效率,且具有化学和热稳定性,能够抗SO2和H2O,本发明中加入稀土元素可以提高催化剂稳定性。。

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