一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510537835.5

申请日:

2015.08.28

公开号:

CN105126818A

公开日:

2015.12.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 23/30申请日:20150828|||公开

IPC分类号:

B01J23/30; B01J35/04; B01D53/90; B01D53/56

主分类号:

B01J23/30

申请人:

湖北省轻工业科学研究设计院

发明人:

王伟; 周康; 韩航; 郭休链; 陈辉

地址:

430052湖北省武汉市汉阳区杨泗港路1号

优先权:

专利代理机构:

武汉天力专利事务所42208

代理人:

程祥

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内容摘要

本发明公开了一种耐磨抗中毒SCR脱硝催化剂的制备方法,包括混炼、一次陈腐、过滤预挤出、二次陈腐、挤出成型、一级干燥、二级干燥、焙烧、切割和端面硬化步骤。本发明具有耐磨性强、抗压强度高、抗中毒能力强、易于挤出成型、脱硝活性好、寿命长等优点;通过加入蒙脱石粘土代替部分钛钨粉,降低了原料成本,同时改善了催化剂的孔径和孔径分布,利于活性物质的分散,还可以增加催化剂表面酸性,提高脱硝性能;还加入催化剂回收料来有效回收生产中废料,避免了生产废料的固废处理同时节省了成本。本发明可以广泛适用于火电锅炉、玻璃窑炉、水泥窑、化工及钢铁厂等复杂烟气工况下的脱氮氧化物处理。

权利要求书

权利要求书
1.  一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,包括混炼、一次陈腐、过滤预挤出、二次陈腐、挤出成型、一级干燥、二级干燥、焙烧、切割和端面硬化步骤。

2.  根据权利要求1所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,所述混炼分如下六个阶段:
(1)第一阶段:混炼机在停机状态下,将300~400重量份的钛钨粉、70~150重量份的钛钨硅粉、30~80重量份的催化剂回收料、5~30重量份的仲钼酸铵加入混炼机中;在正向低速搅拌下加入0.8~2.0重量份的硬脂酸、5~10重量份的乳酸、280~350重量份的去离子水、25~40重量份浓度为18wt%~25wt%的氨水于混炼机中,正向高速下强力搅拌均匀;
(2)第二阶段:混炼机在停机状态下,将70~150重量份的钛钨粉、40~60重量份的蒙脱石粘土加入混炼机中,正向低速搅拌下加入10~30重量份的去离子水和3~15重量份浓度为18wt%~25wt%的氨水于混炼机中,在正向高速搅拌下将物料升温至90℃~98℃,然后打开进气阀和排气阀进行抽湿;
(3)第三阶段:在混炼机正向低速状态下,将40~60重量份的偏钒酸铵溶液、2.5~4.0重量份的木棉浆、25~40重量份的玻璃纤维和10~25重量份去离子水加入混料机中,然后正向高速搅拌均匀;
(4)第四阶段:在混炼机反向低速状态下,将0.8~2.0重量份的羧甲基纤维素、1.5~4.5重量份的聚环氧乙烷和8~15重量份的去离子水加入混炼机中,反向高速搅拌均匀;
(5)第五阶段:在混炼机反向低速状态下,再将0.8~2.0重量份的羧甲基纤维素和1.5~4.5重量份的聚环氧乙烷加入混炼机中,然后反向高速搅拌均匀;
(6)第六阶段:根据混炼物料的检测指标,向混炼机中加入1~10重量份的去离子水和1~10重量份的氨水进行调质,调质后从混炼机底部卸下混炼好的物料;
所述一次陈腐是将混炼好的物料用塑料袋密封包装后,放置于温度为10~30℃、湿度大于60%的陈腐室内,一次陈腐10~48h;
所述过滤预挤出是将一次陈腐后的物料在过滤预挤出机上过滤后预挤出成方形块状,其挤出温度不高于45℃,过滤用不锈钢筛网网孔大小为1×3mm;
所述二次陈腐是过滤预挤出后将块状物料密封于塑料箱内,在温度为10~30℃、湿度大于60%的陈腐室内,二次陈腐10~36h;
所述挤出成型是将二次陈腐后的块状物料投入真空挤出机中挤出成型,挤出速度为1~1.5m/min,压力为2.5~5.5MPa,温度为10~30℃,真空度小于-0.096MPa,挤出催化剂截面宽为155.5~157.5mm,长度为400~1300mm;
所述一级干燥是将成型催化剂包入带海绵内衬的纸箱中,置于干燥小车上并推入干燥室内,干燥室内温度从25±5℃经周期性匀速升温和恒温过程,最后升至60±5℃;湿度从90±5%经周期性匀速降湿及恒湿过程,最后降至20±5%;整个干燥周期为7~12天;
所述二级干燥是将一级干燥后的催化剂从纸箱内取出叠放在二级干燥车上,送入隧道窑内,在温度为60±5℃、湿度20±5%下进行强力鼓风干燥,干燥时间为12~24h,干燥后催化剂水分为0.5%~3.0%;
所述焙烧是将二级干燥后的催化剂依次经过升温段Ⅰ、恒温段Ⅰ、升温段Ⅱ、恒温段Ⅱ、冷却段五个焙烧区段;各区段温度分别为:升温段Ⅰ:从入口室温升至170~200℃,升温时间5h;恒温段Ⅰ:在170~200℃下恒温4h;升温段Ⅱ:从170~200℃升温到600~625℃,升温时间9h;恒温段Ⅱ:在600~625℃下恒温5.5h;冷却段:从600~625℃冷却到50~80℃,冷却时间9h;排气静压为-80Pa~-30Pa;
所述切割和断面硬化是将焙烧后催化剂两端面进行切割,切割后催化剂一端在硬化液中的浸渍时间为20~50s,浸渍高度为10~30mm;硬化液为磷酸二氢铝溶液或硫酸铝溶液,其磷酸二氢铝溶液在25℃下的密度为1.4~1.6g/ml,硫酸铝溶液在25℃下的密度为1.0~1.4g/ml。

3.  根据权利要求2所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,混炼第一阶段结束后,混合物料的水分为40%~42%,pH值在9.0~10.0;混炼第二阶段结束后,混合物料抽湿后的水分在24%~26%,pH值在8.0~9.0;混炼第三阶段结束后,混合物料的水分在27%~29%,pH值在8.3~9.2;混炼第五阶段结束后,混合物料水分在27~30%,pH值在7.8~8.6;混炼第六阶段调质结束后,混合物料水分在28~30%,pH值在8.0~8.6,以挤出力代替的泥料塑性值为1600~2200N。

4.  根据权利要求2所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,混炼第一至第六阶段在同一混炼机内进行,混炼机内部设有高能转子和星耙,第一至第三阶段为正向运转,第四至第六阶段反向运转。

5.  根据权利要求2所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,所述钛钨粉晶型为锐钛矿型,其主要成分为TiO2:93%~96%,WO3:4.5%~5.5%,比表面积为80~100m2/g,平均粒径1.0~3.5um;所述钛钨硅粉晶型为锐钛矿型,其主要成分为TiO2:85%~90%,WO3:4.5%~5.5%,SiO2:4.0%~6.0%,比表面积为95~115m2/g,平均粒径1.0~3.5um;所述蒙脱石粘土主要成分为SiO2:58%~65%,Al2O3%:18%~24%,Fe2O3:2%~6%,MgO:2%~6%;所述催化剂回收料的平均粒径在5~20um。

6.  根据权利要求2所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,所用偏钒酸铵溶液为50~200重量份的偏钒酸铵、60~220重量份的单乙醇胺和500~700重量份的去离子水在温度为55~95℃、配制罐电机转速为35r/min下配制的,偏钒酸铵溶液密度为1.0~1.5g/ml,溶液浓度用硫酸亚铁铵溶液滴定。

7.  根据权利要求2所述的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备方法,其特征在于,所述正向低速是指混炼机正转转速为350rpm,正向高速是指混炼机正转转速为750rpm,所述反向低速是指混炼机反转转速为350rpm,反向高速是指混炼机反转转速为750rpm。

8.  一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂,其特征在于其由权利要求1~7任一项所述的脱硝催化剂的制备方法制备得到的催化剂。

说明书

说明书一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂领域,特别涉及一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂的制备方法。
背景技术
化石燃料的燃烧生成的氮氧化物,几乎全是NO和NO2,而预计在将来的30~50年内,我国能源消费以煤炭为主的能源格局不会改变,这种以煤炭为主的一次能源生产和消费结构带来了严重的环境污染问题,2010年我国NOx排放已达到2273万吨,按此发展趋势,NOx排放量在2030年将达到3540万吨,控制NOx的排放已经成为污染治理重点工作。随着电力行业的发展和汽车数量的增多,NOx排放量越来越大,NOx不仅能形成酸雨,而且能与碳氢化合物生成光化学烟雾,还参与臭氧层的破坏,也是产生PM2.5等细粒子污染和灰霾的重要原因之一,对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。
我国“十二五”期间加大了NOx排放的控制力度,单纯的低氮燃烧技术已经无法满足NOx的排放标准,烟气选择性催化还原技术(SCR)是最有效的脱除NOx的方法,高性能的催化剂是SCR脱硝中的关键,而现有大多数脱硝催化剂在使用中存在易磨损、堵塞、中毒、粉化等问题导致寿命缩短,且比表面积、孔隙率低导致催化效率低,还存在催化剂用量大,生产成本偏高等缺陷,因此,开发一种耐磨性能好、抗中毒能力强、脱硝效率高且成本低的脱硝催化剂是SCR脱硝中亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种耐磨抗中毒SCR脱硝催化剂的制备方法,使其能改善脱硝催化剂的耐磨、抗中毒性能,提高其脱硝效率和使用寿命。
本发明的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。一种耐磨抗中毒SCR脱硝催化剂的制备方法,包括混炼、一次陈腐、过滤预挤出、二次陈腐、挤出成型、一级干燥、二级干燥、焙烧、切割和端面硬化步骤。
1)所述的混炼过程包括以下六个阶段:
(1)第一阶段:混炼机在停机状态下,将300~400重量份的钛钨粉、70~150重量份的钛钨硅粉、30~80重量份的催化剂回收料、5~30重量份的仲钼酸铵;在转子正向低速搅拌下加入0.8~2.0重量份的硬脂酸,5~10重量份的乳酸、280~350重量份去离子水和25~40重量份浓度为18%~25%(质量百分比)的氨水于混炼机中,正向高速下强力搅拌均匀;
(2)第二阶段:混炼机在停机状态下,将70~150重量份的钛钨粉、40~60重量份的蒙脱石粘土加入混炼机中。正向低速搅拌中下加入10~30重量份的去离子水和3~15重量份浓度为18%~25%(质量百分比)的氨水于混炼机中,在正向高速搅拌下将物料升温至90℃~98℃,然后打开进气阀和排气阀进行抽湿,抽湿时打开进气阀和排气阀门;
(3)第三阶段:在混炼机正向低速状态下,将40~60重量份的偏钒酸铵溶液、2.5~4.0重量份的木棉、25~40重量份的玻璃纤维和10~25重量份的去离子水加入混料机中,然后正向高速搅拌均匀;
(4)第四阶段:在混炼机反向低速(350rpm)状态下,将0.8~2.0重量份的CMC(羧甲基纤维素)、1.5~4.5重量份的PEO(聚环氧乙烷)和8~15重量份的去离子水加入混炼机中,反向高速(750rpm)搅拌均匀;
(5)第五阶段:在混炼机反向低速状态下,将0.8~2.0重量份的羧甲基纤维素和1.5~4.5重量份的聚环氧乙烷加入混炼机中,然后反向高速搅拌均匀;
(6)第六阶段:根据混炼物料的检测指标,向混炼机中加入1~10重量份的去离子水和1~10重量份的氨水进行调质,使物料的水分、pH值、收缩率及塑性达到标准要求后从混炼机底部卸下混炼好的物料。
上述混炼第一阶段结束后,混合物料的水分为40%~42%,pH值在9.0~10.0;混炼第二阶段结束后,混合物料的水分在24%~26%,pH值在8.0~9.0;混炼第三阶段结束后,混合物料的水分在27%~29%,pH值在8.3~9.2;混炼第五阶段结束后,混合物料水分在27~30%,pH值在7.8~8.6;混炼第六阶段结束后,混合物料水分在28~30%,pH值在8.0~8.6,以挤出力代替的泥料塑性值为1600~2200N。
所述的混炼第一至第六阶段在同一混炼机内进行,混炼机内部设有高能转子和星耙,第一至第三阶段为正向运转,第四至第六阶段反向运转。
所述钛钨粉晶型为锐钛矿型,其主要成分为TiO2:93%~96%,WO3:4.5%~5.5%,比表面积为80~100m2/g,平均粒径1.0~3.5um;钛钨硅粉晶型为锐钛矿型,其主要成分为TiO2:85%~90%,WO3:4.5%~5.5%,SiO2:4.0%~6.0%,比表面积为95~115m2/g,平均粒径1.0~3.5um;蒙脱石粘土主要成分为SiO2:58%~65%,Al2O3%:18%~24%,Fe2O3:2%~6%,MgO:2%~6%;催化剂回收料的平均粒径在5~20um。
所述的偏钒酸铵溶液为50~200重量份的偏钒酸铵、60~220重量份的单乙醇胺和500~700重量份的去离子水在温度为55~95℃、配制罐电机转速为35r/min下配制的,偏钒酸铵溶液密度为1.0~1.5g/ml,偏钒酸铵的浓度用硫酸亚铁铵溶液进行滴定。
2)所述的一次陈腐步骤中,物料用塑料袋密封包装后,放置于温度为10~30℃、湿度大于60%的陈腐室内,一次陈腐10~48h。
3)所述的过滤预挤出步骤中,将一次陈腐后的物料在过滤预挤出机上过滤后预挤出成方形块状,其挤出温度不高于45℃,过滤用不锈钢网网孔大小为1×3mm,
4)所述的二次陈腐步骤中,过滤预挤出后将块状物料密封于塑料箱内,在温度为10~30℃、湿度大于60%的陈腐室内,二次陈腐10~36h。
5)所述的挤出成型步骤中,挤出速度为1~1.5m/min,压力为2.5~5.5MPa,温度小于30℃,真空度小于-0.096MPa,挤出催化剂截面宽为155.5~157.5mm,长度为400~1300mm。
6)所述的一级干燥步骤中,将成型催化剂包入带海绵内衬的纸箱中,置于干燥小车上并推入干燥室内,干燥室内温度从25±5℃逐渐上升至60±5℃、湿度从90±5%逐渐下降至20±5%,干燥周期为7~12天。
7)所述的二级干燥步骤中,将一级干燥后的催化剂从纸箱内取出叠放在二级干燥车上,送入隧道窑内,在温度为60±5℃、湿度20±5%下进行强力鼓风干燥,干燥时间为12~24h,干燥后催化剂水分为0.5%~3.0%。
8)所述的焙烧步骤中,二级干燥后的催化剂在网带窑上并排排列,依次经过升温段Ⅰ、恒温段Ⅰ、升温段Ⅱ、恒温段Ⅱ、冷却段五个区段;各区段温度分别为:升温段Ⅰ:从入口室温升至170~200℃,升温时间5h;恒温段Ⅰ:在170~200℃下恒温4h;升温段Ⅱ:从170~200℃升温到600~625℃,升温时间9h;恒温段Ⅱ:在600~625℃下恒温5.5h;冷却段:从600~625℃冷却到50~80℃,冷却时间9h;排气静压为-80Pa~-30Pa。
9)所述的切割及端面硬化步骤中,将焙烧后催化剂两端面进行切割,切割后催化剂一端在硬化液中的浸渍时间为20~50s,浸渍高度为10~30mm;硬化液为磷酸二氢铝溶液或者硫酸铝溶液,磷酸二氢铝溶液在25℃下密度为1.4~1.6g/ml,硫酸铝溶液在25℃下密度为1.0~1.4g/ml。
相比现有技术,本发明具有如下有益效果:
本发明提供一种耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂,克服现有大多数脱硝催化剂在使用中存在易磨损、堵塞、中毒、粉化等问题,导致其使用寿命缩短、比表面积和孔隙率降低,引起催化效率下降,还存在催化剂用量大,生产成本偏高等缺陷。该催化剂具有耐磨性强、抗压强度高、抗中毒能力强、易于挤出成型、脱硝活性好、寿命长等优点;通过加入蒙脱石粘土代替部分钛钨粉,降低了原料成本,同时改善了催化剂的孔径和孔径分布,利于活性物质的分散,还可以增加催化剂表面酸性,提高脱硝性能;还加入催化剂回收料来有效回收生产中废料,避免了生产废料的固废处理同时节省了成本;另外,通过上述步骤制备的蜂窝式SCR脱硝催化剂,根据不同的工况设计,可以广泛适用于火电锅炉、玻璃窑炉、水泥窑、化工及钢铁厂等复杂烟气工况下的脱氮氧化物处理。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步具体说明,但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
本发明的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备的具体实施方式如下:
一、制备方法
1)催化剂回收料的制备:将切割后的催化剂废料经物料粉碎系统初破碎、再在900r/min下干法磨细,用激光粒度分布仪检测得其平均粒径为7.6um。
2)偏钒酸铵溶液制备:向偏钒酸铵溶液配制罐中加入500L去离子水,启动搅拌电机,蒸汽加热至30℃,然后加入73kg单乙醇胺,在30r/min搅拌下加热至75℃,加入61kg偏钒酸铵粉末,搅拌加热至95℃并保温1h,再加入去离子水至体积为730L,降温至60℃后,用滴定法检测得偏钒酸铵溶液浓度为0.091kg/L。
3)混炼:分为六个阶段,具体实施方案如下:
(1)第一阶段:混炼机在停机状态下,将320kg的钛钨粉、80kg的钛钨硅粉、50kg的催化剂回收料、15kg的仲钼酸铵加入混炼机中。在正向低速(350rpm)转动下加入1.5kg的硬脂酸、7.5kg的乳酸、320L去离子水、32L的氨水于混炼机中,正向高速(750rpm)下强力搅拌均匀,检测得混炼后物料水分为41.2%,pH为9.5;
(2)第二阶段:混炼机在停机状态下,将80kg的钛钨粉、40kg的蒙脱石粘土加入混炼机中,正向低速搅拌中下加入15L的去离子水和7L的氨水于混炼机中,在正向高速搅拌下将物料升温至92℃,然后打开进气阀和排气阀进行抽湿,抽湿后检测得物料水分为24.6%,pH为8.6;
(3)第三阶段:在混炼机正向低速状态下,将55L的偏钒酸铵溶液、3.5kg的木棉浆、32kg的玻璃纤维和15L的去离子水加入混料机中,然后正向高速搅拌均匀,搅拌均匀后测得物料水分为27.6%,pH为8.9;
(4)第四阶段:在混炼机反向低速(350rpm)状态下,将1.4kg的CMC、3.0kg的PEO和10L的去离子水加入混炼机中,反向高速(750rpm)搅拌均匀;
(5)第五阶段:在混炼机反向低速状态下,再将0.8kg的CMC和2.0kg的PEO加入混炼机中,然后反向高速搅拌均匀,搅拌均匀后测得物料的水分为27.2%,pH为7.9;
(6)第六阶段:根据混炼物料的检测指标,向混炼机中加入10L的去离子水和5L的氨水进行调质,使物料的水分、pH值、收缩率及塑性达到标准要求后从混炼机底部卸下混炼好的物料。混炼结束后的物料检测指标结果如表1所示
表1混炼物料检测指标结果
检测指标水分(180℃,%)pH收缩率(6mm棒,%)塑性(以力值计,N)检测结果28.48.42.91850
4)一次陈腐:将混炼后的物料装入塑料袋内密封好,放入温度20℃、湿度75%的陈腐室18h,以降低泥料的残余应力并且使内部水分更加均匀。
5)过滤预挤出:将陈腐后的泥料在装有不锈钢筛网的过滤机上过滤掉大颗粒,然后在预挤出机上挤成块状物料。
6)二次陈腐:将预挤出的块状泥料装于密封塑料箱内,在20℃、湿度75%的陈腐室二次陈腐15h。
7)成型挤出:将过滤挤出后的泥料在真空挤出机中挤出成型,挤出孔数为18×18,挤出速度为1.1m/min,压力为3.5MPa,温度为16.8℃,真空度为-0.096MPa,挤出催化剂截面宽为155.6mm,用自动切割机切割成长度为820mm的湿催化剂蜂窝型半成品。
8)一级干燥:将挤出后成型催化剂用机械手夹至包装台面用带海绵的纸箱进行包装,置于干燥车上,推入干燥间,在一定温度和湿度下缓慢干燥,在干燥过程中每天检测减重率和收缩率,减重达到20±2%时停止一级干燥。干燥温度、湿度等参数如表2所示。
表2一级干燥参数
时间/h24487296120144168192216温度/℃25±530±530±540±545±550±555±560±560±5湿度/%90±585±580±575±570±560±545±530±520±5
9)二级干燥:将一级干燥后催化剂从纸箱内取出,放置在二级干燥车上送入隧道窑内,在温度为60±5℃、湿度为20±5%下进行鼓风干燥15h,干燥后催化剂水分为2.3%。
10)焙烧:将二级干燥后的催化剂摆放在网带窑上,横向纵向保持一定的距离,以免相互碰撞,催化剂依次经过升温段Ⅰ:从入口室温升至185℃,升温时间5h;恒温段Ⅰ:在185℃下恒温4h;升温段Ⅱ:从185℃升温到610℃,升温时间9h;恒温段Ⅱ:在610℃下恒温5.5h;冷却段:从610℃冷却到60℃,冷却时间9h;排气管道静压为-80Pa~-30Pa。
11)切割:焙烧后的催化剂直接用自动化设备送至切割机处,按设计自动切割成800mm,切割剩余废料收集在废料箱中,切割粉尘及吹灰粉尘用布袋集尘器收集,废料及回收粉尘均回收利用。
12)端面硬化:将切割吹灰后的催化剂一端浸入磷酸二氢铝溶液中25s,浸渍高度为20cm,取出后码放在脱盘上风干。
二、性能检测
对催化剂的主要成分及性能检测进行检测。磨损强度是在样品大小为10×10孔,样品高度为10cm,气流速度:15±2m/s,石英砂浓度:50±5%,石英砂平均粒径为40~50目,测试样品与对比样品在串联的条件下试验2h测定;脱硝性能是在烟气温度370℃,空速为2.3m/s,氨氮摩尔比为0.85,NO为220ppm,SO2为950ppm,O2为3.5%,H2O为9.6%,其余为N2,结果如表3所示。
表3催化剂成分及各项性能检测结果

实施例2
本发明的耐磨抗中毒蜂窝式SCR脱硝催化剂制备的具体实施方式如下:
一、制备方法
1)催化剂回收料的制备:将切割后的催化剂废料经物料粉碎系统初破碎、再在900r/min下干法磨细,用激光粒度分布仪检测得其平均粒径为8.1um。
2)偏钒酸铵溶液制备:向偏钒酸铵溶液配制罐中加入500L去离子水,启动搅拌机,蒸汽加热至30℃,然后加入180kg单乙醇胺,在30r/min搅拌下加热至75℃,加入157kg偏钒酸铵粉末,搅拌加热至95℃并保温1h,再向罐内加入去离子水至体积为730L,溶液降温至60℃后,用滴定法检测偏钒酸铵溶液浓度为0.2154kg/L。
3)混炼:分为六个阶段完成,具体实施方案如下:
(1)第一阶段:混炼机在停机状态下,将350kg的钛钨粉、95kg的钛钨硅粉、30kg的催化剂回收料、20kg的仲钼酸铵加入混炼机中。在正向低速(350rpm)转动下加入1.8kg的硬脂酸、10kg的乳酸、290L去离子水、35L的氨水于混炼机中,正向高速(750rpm)下强力搅拌均匀,用水分仪和pH计分别检测得混炼后物料水分为40.7%,pH为9.8;
(2)第二阶段:混炼机在停机状态下,将95kg的钛钨粉、50kg的蒙脱石粘土加入混炼机中,正向低速搅拌中下加入20L的去离子水和10L的氨水于混炼机中,在正向高速搅拌下将物料升温至94℃,然后打开进气阀和排气阀进行抽湿,抽湿后检测得物料水分为25.2%,pH为8.8;
(3)第三阶段:在混炼机正向低速状态下,将55L的偏钒酸铵溶液、3.8kg的木棉浆、35kg的玻璃纤维和18L的去离子水加入混料机中,然后正向高速搅拌均匀,搅拌均匀后测得物料水分为28.2%,pH为9.0;
(4)第四阶段:在混炼机反向低速(350rpm)状态下,将1.0kg的CMC、2.6kg的PEO和15L去离子水加入混炼机中,反向高速(750rpm)搅拌均匀;
(5)第五阶段:在混炼机反向低速状态下,再将1.2kg的CMC和2.5kg的PEO加入混炼机中,然后反向高速搅拌均匀,搅拌均匀后测得物料的水分为27.9%,pH为8.4;
(6)第六阶段:根据混炼物料的检测指标,向混炼机中加入10L去离子水进行调质,使物料的水分、pH值、收缩率及塑性达到标准要求后从混炼机底部卸下混炼好的物料。混炼后的物料检测指标结果如表4所示
表4混炼物料检测指标结果
检测指标水分(180℃,%)pH收缩率(6mm棒,%)塑性(以力值计,N)检测结果29.58.33.01920
4)一次陈腐:将混炼后的物料装入塑料袋内密封好,放入温度25℃、湿度80%的陈腐室一次陈腐20h,以降低泥料残余应力和均匀水分。
5)过滤预挤出:将陈腐后的泥料在装有不锈钢筛网的过滤机上过滤掉大颗粒,然后在预挤出机上挤成块状物料。
6)二次陈腐:将预挤出的块状泥料装于密封塑料箱内,在25℃、湿度80%的陈腐室二次陈腐10h。
7)成型挤出:将过滤挤出后的泥料在真空挤出机中挤出成型,挤出孔数为20×20,挤出速度为1.2m/min,压力为3.8MPa,温度为17.2℃,真空度为-0.096MPa,挤出催化剂截面宽为155.4mm,用自动切割机切割成长度为1020mm的湿催化剂蜂窝型半成品。
8)一级干燥:将挤出后成型催化剂用机械手夹至包装台面用带海绵的纸箱进行包装,置于干燥车上,推入干燥间,在一定温度和湿度下缓慢干燥,在干燥过程中每天检测减重率和收缩率,减重达到20±2%时停止一级干燥。干燥温度、湿度等参数如表5所示。
表5一级干燥参数
时间/h24487296120144168192216温度/℃25±530±535±540±545±550±555±560±560±5湿度/%90±585±580±570±565±550±545±530±520±5
9)二级干燥:将一级干燥后催化剂从纸箱内取出,放置在二级干燥车上送入隧道窑内,在温度为60±5℃、湿度为20±5%下进行鼓风干燥16h,干燥后催化剂水分为2.1%。
10)焙烧:将二级干燥后的催化剂摆放在网带窑上,横向纵向保持一定的距离,以免相互碰撞,催化剂依次经过升温段Ⅰ:从入口室温升至195℃,升温时间5.5h;恒温段Ⅰ:在195℃下恒温4h;升温段Ⅱ:从195℃升温到618℃,升温时间9h;恒温段Ⅱ:在618℃下恒温5.5h;冷却段:从618℃冷却到70℃,冷却时间9h;排气管道静压为-80Pa~-30Pa。
11)切割:焙烧后的催化剂直接用自动化设备送至切割机处,按设计长度自动切割成1000mm,切割剩余废料收集在废料箱中,切割粉尘及吹灰粉尘用布袋集尘器收集,废料及回收粉尘均回收利用。
12)端面硬化:将切割吹灰后的催化剂一端浸入硫酸铝溶液中25s,浸渍高度为20cm,取出后码放在脱盘上风干。
二、性能检测
对催化剂的主要成分及性能检测进行检测。磨损强度是在样品大小为10×10孔,样品高度为10cm,气流速度:15±2m/s,石英砂浓度:50±5%,石英砂平均粒径为40~50目,测试样品与对比样品在串联的条件下试验2h测定;脱硝性能是在烟气温度370℃,空速为2.3m/s,氨氮摩尔比为0.85,NO为220ppm,SO2为950ppm,O2为3.5%,H2O为9.6%,其余为N2,结果如表6所示。
表6催化剂成分及各项性能检测结果

最后应当说明的是,上述优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管本发明的内容就其公开的具体实施方式作出了完整而清晰的描述,但其不仅限于此。本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本发明技术方案范围内,通过这些表述的指导可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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本发明公开了一种耐磨抗中毒SCR脱硝催化剂的制备方法,包括混炼、一次陈腐、过滤预挤出、二次陈腐、挤出成型、一级干燥、二级干燥、焙烧、切割和端面硬化步骤。本发明具有耐磨性强、抗压强度高、抗中毒能力强、易于挤出成型、脱硝活性好、寿命长等优点;通过加入蒙脱石粘土代替部分钛钨粉,降低了原料成本,同时改善了催化剂的孔径和孔径分布,利于活性物质的分散,还可以增加催化剂表面酸性,提高脱硝性能;还加入催化剂回收料。

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