燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，属于烟气脱硝催化剂制备领域。多孔催化剂的制备需要加入较多造孔剂和机械加强剂，致使物料的粘稠度增加，增大了成型时的过滤难度。由于燃气机组排烟温度较高，如果能降低催化剂活性温度，可将从排烟温度到催化剂发挥最大活性温度范围内的那部分余热重新回收利用，提高能量利用率。本发明专利技术公开了一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，包括混炼、成型、干燥、煅烧步骤，混炼步骤包括干混、湿混、抽湿步骤，混炼方式的改变可以增加过滤的持续出料时间；在配方中添加镨元素及铈元素，赋予了催化剂低温脱硝性能；采用SCR多孔催化剂湿胚挤出过滤板装置，不易破损，可提高过滤效果。

Preparation method of low temperature porous SCR denitration catalyst for gas turbine unit

The invention relates to a preparation method of a low temperature porous SCR denitration catalyst for gas generating units, which belongs to the field of the preparation of the denitration catalyst for the flue gas. The preparation of porous catalyst needs more pore forming agent and mechanical strengthening agent, which increases the viscosity of the material, and increases the difficulty of filtering when molding. The gas turbine exhaust temperature is higher, if we can reduce the activity of the catalyst temperature, can be a catalyst to play the part of the waste heat from the exhaust gas temperature maximum activity within the temperature range of recycling, improve energy utilization rate. The invention discloses a preparation method of a gas turbine with low temperature porous SCR denitration catalyst, including mixing, molding, drying, calcination step, mixing steps including dry mixing, wet mixing, wet mixing step, the change can continue to increase the filtration material time; adding praseodymium and cerium elements in the formula, given the denitrification performances of catalyst at low temperature; using SCR porous catalyst wet preform extrusion filter plate device, not easy to be damaged, can improve the filtering effect.

【技术实现步骤摘要】
燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，属于烟气脱硝

技术介绍
近年来，天然气的需求量正以每年8％的速度增长。在未来的一段时间内，天然气将作为我国调整能源结构最为重要的能源形式，因燃气机组烟气中的粉尘含量远低于燃煤机组，对于SCR蜂窝式催化剂壁厚有着更严格的要求，现阶段燃煤电厂用SCR蜂窝式脱硝催化剂单元内壁厚度为0.8mm左右，而燃气机组所用催化剂内壁厚度为小于0.4mm。这就意味着燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂要有更大的孔径和更高的机械强度，为了提高催化剂的孔径和机械强度，就需要增加更多的造孔剂及机械加强剂，从而导致在催化剂制备的混炼阶段，物料的粘稠度增加，出现过滤困难。另外，由于造孔剂和机械加强剂及其他物料的添加比例与燃煤机组用SCR脱硝催化剂有所不同，在干燥阶段和煅烧的降温阶段，所需的环境条件也不一样，如果控制不当，会使催化剂开裂，从而使整批催化剂报废或极大影响催化效果。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种新的燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，改变混合方式以增加过滤的持续出料时间，避免催化剂开裂，提高催化剂成型率。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)混炼：包括如下小步：a)干混：将100-150份钛白粉、8-20份羧甲基纤维素和5-10份聚氧化乙烯加入混炼机混合，添加7-18份木浆和25-50份玻璃纤维，混合；b)湿混：添加50-80份去离子水、5-15份偏钒酸铵溶液、10-20份偏钨酸铵溶液、30-55份氨水、10-20份乳酸、1-5份硝酸铈溶液和0.1-1.5份硝酸镨溶液，搅拌；c)抽湿：抽湿设备抽出混炼机内水汽；(2)成型：包括如下小步：d)将物料用过滤板过滤，留下粒径小于过滤板网孔的物料，将过滤完成的物料制作成需要的形状；e)将上述形状的物料放入挤出机，挤出成型；(3)干燥：包括如下小步：f)一次干燥：耗时8-11天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从30℃上升到70℃，送风频率从15Hz上升到50Hz，空气湿度从80％下降到10％；g)二次干燥；耗时14小时，在此期间，干燥条件满足：环境温度从35℃上升到60℃。(4)煅烧：包括如下小步：h)升温阶段：耗时14-18小时，在此期间，升温条件满足：环境温度从室温上升到650℃；i)降温阶段：耗时7-9小时，在此期间，降温条件满足：环境温度从650℃下降到室温。进一步地，所述小步a)中，7-18份木浆和25-50份玻璃纤维的添加和混合的方式为：先添加7-18份木浆，搅拌，后添加25-50份玻璃纤维，搅拌。进一步地，所述小步a)中，添加木浆后搅拌时间不少于5分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；添加玻璃纤维后搅拌时间不少于5分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；所述小步b)中，湿混步骤的搅拌时间不少于20分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；小步c)中抽湿时间不少于30分钟。进一步地，所述小步c)中，最终得到的物料含水率为25％-30％。在混炼阶段,本专利技术将传统的混炼步骤优化为：干混、湿混和抽湿，可以提高混合效率，在较短的时间内实现原料的迅速混合，提高过滤时的持续出料时间。在混合的过程中，先加入钛白粉、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯等粉末状的物质，将其充分混合之后，再加入木浆，通过搅拌将木浆与其他原料混匀之后，再加入玻璃纤维，通过搅拌将玻璃纤维与其他原料混匀。经试验证明，这种混合方式可以显著提高过滤时的持续出料时间。进一步地，所述小步d)中，使用的过滤板为SCR多孔催化剂湿胚挤出过滤板：包括等距排列的金属条，还包括加强筋，加强筋与金属条垂直，加强筋与金属条固定在一起形成过滤板体。进一步地，所述小步d)中，过滤板相邻金属条的间距为0.4-0.6mm。现阶段SCR催化剂生产厂家使用普通的钢丝网进行物料过滤，该过滤网较易获得，成本较低，但是损耗较大，在过滤过程中易出现破网的情况，难以立即发现。过滤网出现问题之后，物料中的大颗粒会混入物料当中，一旦有粒径超过0.6mm的杂质颗粒进入催化剂物料中，会造成堵模具现象，无法满足多孔催化剂的生产技术要求。该SCR多孔催化剂湿胚挤出过滤板使用加强筋固定金属条，强度高，使用寿命长，使用过程中不易变形，不易破损，一旦破损易于发现。可以避免超过0.6mm的杂质颗粒混入到过滤后的物料当中，从而避免挤出成型时堵模具的现象。进一步地，所述小步f)中，包括以下阶段：第一阶段：耗时3-4天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从30℃上升到40℃，送风频率从15Hz上升到30Hz，空气湿度从80％下降到70％；第二阶段：耗时3-4天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从40℃上升到60℃，送风频率从30Hz上升到40Hz，空气湿度从70％下降到40％；第三阶段：耗时2-3天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从60℃上升到70℃，送风频率从40Hz上升到60Hz，空气湿度从40％下降到10％。各个阶段的干燥时间、环境温度、送风频率和空气湿度会影响到成料的效果，如果各参数配合不当，成料的质量会严重降低，甚至产生裂纹，导致一批物料报废。进一步地，所述小步g)中，最终得到的物料含水率为5％—10％。。进一步地，所述小步h)中，包括以下阶段：第一升温阶段：耗时7-9小时，在此期间，升温条件满足：环境温度从室温上升到400℃；第二升温阶段：耗时7-9小时，在此期间，升温条件满足：环境温度从400℃上升到650℃。第一升温阶段是化学反应阶段，这一阶段，乳酸、木浆、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素等有机物被烧掉，偏钒酸铵转化为V2O5，偏钨酸铵转化为WO3。第二升温阶段催化剂会发生烧结作用，提高催化剂的机械强度。在降温阶段，关键要控制降温的速度，防止温度变化过于剧烈而导致催化剂开裂。进一步地，在实验检测条件下，制得的多孔SCR脱硝催化剂在温度230-350℃之间的脱硝效率达到91％以上。本专利技术的有益效果是：1.混炼步骤包括干混、湿混、和抽湿三步，干混时先加木浆后加玻璃纤维，先干混后湿混，以实现各成分的快速均匀混合，降低混炼时间，提高混炼后的持续出料时间。2.成型时，使用SCR多孔催化剂湿胚挤出过滤板进行过滤，该滤板的强度更高，不易破损，可以避免过滤时堵模具，过滤效果更好。3.干燥时，通过干燥时间、送风频率、空气湿度等参数的配合，可缩短干燥时间，避免催化剂开裂。4.煅烧时，通过升温阶段的温度控制实现部分原料的化学转化，并可利用烧结作用提高催化剂的强度；降温时控制降温时间和温度变化趋势，避免催化剂开裂。5.添加铈、镨元素，使多孔SCR脱硝催化剂在温度为230-350℃之间具有较高的脱硝效率。6.添加木浆，使催化剂的孔容、孔径显著提升，可提高催化剂的脱硝效率。7.由于燃气机组排出废气温度通常在350-420℃，本专利所研究的低温多孔SCR脱硝催化剂最低反应温度只需230℃，余热可以被重新利用，降低运营成本。附图说明图1.低温催化剂氨逃逸率随温度变化趋势图。图2.低温催化剂脱硝效率随温度变化对比图。具体实施方式为了使本专利技术目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)混炼：包括如下小步：a)干混：将100‑150份钛白粉、8‑20份羧甲基纤维素和5‑10份聚氧化乙烯加入混炼机混合，添加7‑18份木浆和25‑50份玻璃纤维，混合；b)湿混：添加50‑80份去离子水、5‑15份偏钒酸铵溶液、10‑20份偏钨酸铵溶液、30‑55份氨水、10‑20份乳酸、1‑5份硝酸铈溶液和0.1‑1.5份硝酸镨溶液，搅拌；c)抽湿：抽湿设备抽出混炼机内水汽；(2)成型：包括如下小步：d)将物料用过滤板过滤，留下粒径小于过滤板网孔的物料，将过滤完成的物料制作成需要的形状；e)将上述形状的物料放入挤出机，挤出成型；(3)干燥：包括如下小步：f)一次干燥：耗时8‑11天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从30℃上升到70℃，送风频率从15Hz上升到50Hz，空气湿度从80％下降到10％；g)二次干燥：耗时14小时，在此期间，干燥条件满足：环境温度从35℃上升到60℃；(4)煅烧：包括如下小步：h)升温阶段：耗时14‑18小时，在此期间，升温条件满足：环境温度从室温上升到650℃；i)降温阶段：耗时7‑9小时，在此期间，降温条件满足：环境温度从650℃下降到室温。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)混炼：包括如下小步：a)干混：将100-150份钛白粉、8-20份羧甲基纤维素和5-10份聚氧化乙烯加入混炼机混合，添加7-18份木浆和25-50份玻璃纤维，混合；b)湿混：添加50-80份去离子水、5-15份偏钒酸铵溶液、10-20份偏钨酸铵溶液、30-55份氨水、10-20份乳酸、1-5份硝酸铈溶液和0.1-1.5份硝酸镨溶液，搅拌；c)抽湿：抽湿设备抽出混炼机内水汽；(2)成型：包括如下小步：d)将物料用过滤板过滤，留下粒径小于过滤板网孔的物料，将过滤完成的物料制作成需要的形状；e)将上述形状的物料放入挤出机，挤出成型；(3)干燥：包括如下小步：f)一次干燥：耗时8-11天，在此期间，干燥条件满足：环境温度从30℃上升到70℃，送风频率从15Hz上升到50Hz，空气湿度从80％下降到10％；g)二次干燥：耗时14小时，在此期间，干燥条件满足：环境温度从35℃上升到60℃；(4)煅烧：包括如下小步：h)升温阶段：耗时14-18小时，在此期间，升温条件满足：环境温度从室温上升到650℃；i)降温阶段：耗时7-9小时，在此期间，降温条件满足：环境温度从650℃下降到室温。2.根据权利要求1所述的燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述小步a)中，7-18份木浆和25-50份玻璃纤维的添加与混合的方式为：先添加7-18份木浆，搅拌，后添加25-50份玻璃纤维，搅拌。3.根据权利要求2所述的燃气机组用低温多孔SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述小步a)中，添加木浆后搅拌时间不少于5分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；添加玻璃纤维后搅拌时间不少于5分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；小步b)的搅拌时间不少于20分钟，搅拌转速为150-240转/分钟；小步c)的抽湿时间不少于30分钟。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新强，高春昱，王松，宋伟，陈华，范娟，于宁，王金锋，秦一鸣，徐海龙，
申请(专利权)人：华电青岛环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37