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1、(10)申请公布号 CN 102773091 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 7 3 0 9 1 A *CN102773091A* (21)申请号 201210250776.X (22)申请日 2012.07.19 B01J 23/30(2006.01) B01J 35/04(2006.01) B01D 53/86(2006.01) B01D 53/56(2006.01) (71)申请人重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 (72)发明人刘清才 贺媛媛 吴国防 丁健 徐晶 席文昌 杨剑 刘浪 兰苑培 杨强 (74)专利代理机构重庆博凯。
2、知识产权代理有限 公司 50212 代理人张先芸 (54) 发明名称 新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂及其制 备方法 (57) 摘要 本发明公开一种新型复合载体蜂窝整体式脱 硝催化剂,具体涉及一种以改性堇青石和二氧化 钛为复合载体的蜂窝整体式SCR脱硝催化剂及制 备方法,由如下成份组成:1025wt%的改性堇青 石粉,6585wt%的钛钨粉(其中含有310wt%的 WO 3 ),12wt%的V 2 O 5 ,剩余的组分为添加剂;所述 添加剂为玻璃纤维和聚乙烯醇。本催化剂通过混 合炼泥、挤压成型、干燥煅烧后制备得到。本发明 制备的催化剂具有良好的化学稳定性、热稳定性 及耐磨性能,表现了较高的NH。
3、 3 -SCR催化活性和较 宽的活性温度窗口。本发明以廉价改性的堇青石 粉代替了一部分进口钛钨粉作为SCR脱硝催化剂 载体,其制备工艺较为简单,并降低对进口钛钨粉 的依赖程度,克服现有的SCR脱硝催化剂载体机 械性能不稳定以及价格昂贵的缺陷。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1页 2 1.新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂,其特征在于,由如下成份组成: 1025wt%的 改性堇青石粉,6585wt%的钛钨粉(其中含有310 wt %的WO 3 ),12 wt%的V 2 O 5 。
4、,剩余的组 分为添加剂;所述添加剂为玻璃纤维和聚乙烯醇。 2.根据权利要求1所述新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂,其特征在于,所述改 性堇青石粉由堇青石粉经过1550wt%的硫酸溶液在25110下浸泡112小时后,并在 50110下干燥5-12小时后得到。 3.如权利要求1所述新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂的制备方法,其特征在于, 包括如下步骤: (1)改性堇青石粉的制作:将堇青石粉经过1550wt%的硫酸溶液在25110下浸泡 112小时后,并在50110下干燥512小时后得到改性堇青石粉; (2)催化剂活性溶液的制备:取2.03.5份草酸溶于2035份去离子水中并混合均匀, 然后加入2.。
5、03.5份的偏钒酸铵,加热至6085保温1020分钟; (3)称取改性堇青石粉、钛钨粉倒入混合器内,再加入玻璃纤维和聚乙烯醇,搅拌均匀, 待混合均匀后再加入预先准备好的催化剂活性溶液和去离子水;各原料的重量份为:改性 堇青石粉1545,钛钨粉100140,玻璃纤维3.08.5,聚乙烯醇1.55.0,催化剂活性溶液 3040和去离子水815; (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出; (5)将达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经过85105干燥 3.55h,160300煅烧48h,再经480600煅烧48h后得到催化剂成品。 权 利 要 求 书CN 10277。
6、3091 A 1/4页 3 新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于环保技术领域,具体涉及一种以改性堇青石和二氧化钛为复合载体的 蜂窝整体式SCR脱硝催化剂及制备方法。 背景技术 0002 我国氮氧化物的排放量中近70来自于煤炭的直接燃烧,而燃煤电厂对NOx的贡 献是首当其冲的,对电厂NOx排放进行控制,对于NOx的减排和大气质量改善效果明显,意 义重大。目前,选择性催化还原(SCR)是燃煤电厂应用最广泛的氮氧化物净化控制方法。商 用燃煤电站SCR技术核心是脱硝催化剂,其成分为V 2 O 5 -WO 3 /TiO 2 ,载体为锐钛矿型TiO 2 粉体 (钛白。
7、粉),其中还含有310%的WO 3 ,占催化剂的8090%。这种钛钨复合粉主要采用进口,因 其制备技术被国外某些企业掌握并垄断,造成催化剂成本居高不下。随着国内经济发展,对 煤的需求日益增加,优质煤煤矿的日益减少,劣质煤的使用也随之增加,引起燃煤电站烟气 灰份浓度增加,从而造成催化剂抵抗烟气灰份冲刷的能力下降,降低催化剂寿命。因此研制 具有低成本且抗磨损能力强的脱硝催化剂对于烟气脱硝技术的发展具有重要意义。 0003 脱硝实践和相关研究表明,载体性质对催化剂的活性和寿命影响较大。因堇青石 (2MgO 2Al 2 O 3 5SiO 2 )热稳定好、热膨胀系数小和价格低廉的特点,被广泛用作催化剂的。
8、载 体。堇青石蜂窝状催化剂一般由载体、TiO 2 涂层和活性组分组成,制备方法采用浸渍法或溶 胶凝胶法等湿法化学方法。如文献中国专利CN200610000812.1公开的“双氧化物复合载体 的整体式脱硝催化剂及其制备方法 ”以堇青石蜂窝陶瓷为骨架材料,以双氧化物Al 2 O 3 和 TiO 2 为复合载体,其中Al 2 O 3 为内层载体,TiO 2 为外层载体,活性组分包括V 2 O 5 和WO 3 。但是 此方法所制备的脱硝催化剂,尽管其机械强度高,但活性组分分布在堇青石及Al 2 O 3 和TiO 2 复合载体表面,易造成活性组分分散不均匀、易磨损特点,引起活性组分的流失,导致活性 下降。
9、。而中国专利CN200910044963.0公开的“一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法和 设备”采用杆状玻璃纤维来改善蜂窝式催化剂的机械性能,但其活性成分V 2 O 5 、助剂WO 3 和 MoO 3 以及载体均直接以氧化物的形式加入混炼机中,这样将不利于活性成分V 2 O 5 及助剂WO 3 和MoO 3 在载体TiO 2 表面呈高度分散状态,从而影响了V 2 O 5 的催化活性,以及助剂的热稳定 性和抗硫性能。 0004 作为催化剂的重要组成部分,脱硝催化剂载体的开发也是当前本领域技术人员急 于解决的问题。对堇青石粉进行改性并配加进入二氧化钛制作脱硝催化剂载体,将对改善 载体性能、降低。
10、催化剂成本具有重要意义。 发明内容 0005 针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于,克服现有的SCR脱硝催化剂 载体机械性能不稳定以及价格昂贵的缺陷,提供一种以改性堇青石和二氧化钛为复合载体 的脱硝催化剂及其制备方法。 0006 本发明采用的技术方案是:一种新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂,其特征在 说 明 书CN 102773091 A 2/4页 4 于,由如下成份组成: 1025wt%的改性堇青石粉,6585wt%的钛钨粉(其中含有310 wt % 的WO 3 ),12 wt%的V 2 O 5 ,剩余的组分为添加剂;所述添加剂为玻璃纤维和聚乙烯醇。 0007 所述添加剂起黏合、成型。
11、等作用,玻璃纤维和聚乙烯醇的比例可调。 0008 进一步,所述新型复合载体蜂窝整体式脱硝催化剂的制备方法,包括如下步骤: (1)改性堇青石粉的制作:将堇青石粉经过1550wt%的硫酸溶液在25110下浸泡 112小时后,并在50110下干燥512小时后得到改性堇青石粉; (2)催化剂活性溶液的制备:取2.03.5份草酸溶于2035份去离子水中并混合均匀, 然后加入2.03.5份的偏钒酸铵,加热至6085保温1020分钟; (3)称取改性堇青石粉、钛钨粉倒入混合器内,再加入玻璃纤维和聚乙烯醇,搅拌均匀, 待混合均匀后再加入预先准备好的催化剂活性溶液和去离子水;各原料的重量份为:改性 堇青石粉15。
12、45,钛钨粉100140,玻璃纤维3.08.5,聚乙烯醇1.55.0,催化剂活性溶液 3040和去离子水815; (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出; (5)将达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经过85105干燥 3.55h,160300煅烧48h,再经480600煅烧48h后得到催化剂成品。 0009 相比现有技术,本发明具有如下有益效果: 本发明提供一种以改性堇青石和二氧化钛为复合载体的蜂窝整体式SCR脱硝催化剂, 克服现有的SCR脱硝催化剂载体机械性能不稳定以及价格昂贵的缺陷,该催化剂具有较高 的比表面积、良好的化学稳定性、热稳定性及耐磨性能,表现。
13、了较高的NH 3 -SCR催化活性和 较宽的活性温度窗口,满足烟气脱硝的需要。而且,催化剂原料成本低、制备工艺较为简单, 催化剂产品比表面积大、表面化学活性高,NO脱除效果好,能够满足烟气脱硝的要求,有利 于推动我国脱硝催化剂产业化进程。 0010 进一步,本发明以廉价改性的堇青石粉代替了一部分进口钛钨粉作为SCR脱硝催 化剂载体,其制备工艺较为简单,并降低对进口钛钨粉的依赖程度,充分利用国内廉价的堇 青石粉资源,使催化剂成本下降,有利于推动我国脱硝催化剂产业化进程,促进烟气脱硝技 术在我国的推广。 0011 具体实施方式 0012 下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。 0013 本发明。
14、提供了一种以改性堇青石和二氧化钛为复合载体的蜂窝整体式SCR脱硝 催化剂及制备方法。 0014 实施例1: (1)称取堇青石粉2kg,经过15wt%的硫酸溶液在室温下浸泡6h后,在50干燥2h, 110干燥5h后得到改性堇青石粉待用。 0015 (2)取0.216kg草酸和2200mL水于大烧杯中,再称取0.216kg偏钒酸铵加入其中, 加热60保温18分钟制备催化剂活性溶液备用。 0016 (3)称取1.62 kg改性后的堇青石粉、0.162kg聚乙烯醇、0.32kg玻璃纤维和 13.682kg钛钨粉倒入混合器内搅拌,待混合均匀后再加入预先准备好的2400mL偏钒酸铵 说 明 书CN 102。
15、773091 A 3/4页 5 溶液和1500mL去离子水。其中,钛钨粉为二氧化钛,即含有310%的WO 3 。 0017 (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出; (5)把达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经过90干燥5h, 250煅烧5h,500煅烧6h后制得催化剂1。 0018 实施例2: (1)称取堇青石粉3kg,经过25wt%的硫酸溶液在室温下浸泡6h后,在60条件下干燥 3h,105干燥5h后得到改性堇青石粉待用。 0019 (2)取0.268kg草酸和2800mL水于大烧杯中,再称取0.268kg偏钒酸铵加入其中, 加热85保温10分钟制备催化。
16、剂活性溶液备用。 0020 (3)称取2.42 kg改性后的堇青石粉、0.49kg聚乙烯醇、0.81kg玻璃纤维和 12.064kg钛钨粉倒入混合器内搅拌,待混合均匀后再加入预先准备好的3000mL偏钒酸铵 溶液和1000mL去离子水。其中,钛钨粉为二氧化钛,即含有310%的WO 3 。 0021 (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出; (5)把达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经过100干燥5h, 270煅烧5h,550煅烧5h后制得催化剂2。 0022 实施例3: (1)称取堇青石粉4kg,经过35wt%的硫酸溶液在室温下浸泡7h后,在50条件下干燥 。
17、2h,110干燥6h后得到改性堇青石粉待用。 0023 (2)取0.315 kg草酸和3200mL水于大烧杯中,再称取0.315kg偏钒酸铵加入其 中,加热75保温20分钟制备催化剂活性溶液备用。 0024 (3)称取3.23 kg改性后的堇青石粉、0.32kg聚乙烯醇、0.81kg玻璃纤维和 11.424kg钛钨粉倒入混合器内搅拌,待混合均匀后再加入预先准备好的3300mL偏钒酸铵 溶液和800mL去离子水。其中,钛钨粉为二氧化钛,即含有310%的WO 3 。 0025 (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出; (5)把达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经。
18、过105干燥5h, 270煅烧5h,600煅烧5h后制得催化剂3。 0026 实施例4: (1)称取堇青石粉5kg,经过50wt%的硫酸溶液在室温下浸泡4h后,在65条件下干燥 1.5h,105干燥6.5h后得到改性堇青石粉待用。 0027 (2)取0.289 kg草酸和2900mL水于大烧杯中,再称取0.289kg偏钒酸铵加入其 中,加热80保温20分钟制备催化剂活性溶液备用。 0028 (3)称取4.05 kg改性后的堇青石粉、0.49kg聚乙烯醇、0.81kg玻璃纤维和 10.625kg钛钨粉倒入混合器内搅拌,待混合均匀后再加入预先准备好的3100mL偏钒酸铵 溶液和900mL去离子水。。
19、其中,钛钨粉为二氧化钛,即含有310%的WO 3 。 0029 (4)经过充分搅拌后,冷却和调整后下料陈腐24h后待挤出。 0030 (5)把达到要求的物料在挤出机内进行挤出整体式蜂窝状催化剂,经过105干燥 说 明 书CN 102773091 A 4/4页 6 5h,280煅烧5h,580煅烧5h后制得催化剂4。 0031 对制成的催化剂成品性能测试结果如下表所示。 0032 由此可见,催化剂14具有较高的比表面积、良好的化学稳定性、热稳定性和及耐 磨性能,表现了较高的NH 3 -SCR催化活性和较宽的活性温度窗口。本发明以廉价改性的堇 青石粉代替了一部分进口钛钨粉作为SCR脱硝催化剂载体,其制备工艺较为简单,并降低 对进口钛钨粉的依赖程度,充分利用国内廉价的堇青石粉资源,使催化剂成本下降,有利于 推动我国脱硝催化剂产业化进程,促进烟气脱硝技术在我国的推广。 0033 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,其他依据本发明技术 方案进行的修改或者等同替换,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书CN 102773091 A 。