高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂的重量份：载体纳米钛白粉为40‑80份，γ‑Al

SCR denitration catalyst with high thermal shock resistance and its preparation

【技术实现步骤摘要】
高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂领域，特别是高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着整个社会环保意识的不断增强，国际上对船舶尾气排放的要求越来越严格。国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会第66届会议(MEPC66)规定，自2016年1月1日起，新造船只安装的柴油机必须达到TierIII标准，要求船舶尾气NOx排放量相比TierI阶段降低80％，在排放控制区内航行的船舶所产生的废气都必须符合这一新标准。选择性催化还原(SCR)技术凭借NOx转化效率高、燃油经济性好、适用范围广等优势成为实现TierIII标准的有效途径。SCR系统的核心是SCR催化剂，SCR设备的运行成本很大程度上取决于催化剂的寿命。由于船舶柴油机频繁启停、怠速以及在低负荷、高负荷时，柴油机尾气温度浮动较大，在满负荷状态下排气温度上限可达到500℃，而在低负荷、怠速状态下，柴油机排气下限温度可低至200℃以下。在温度频繁变动较大的环境中，SCR催化剂存在的使用问题主要有：受骤热骤冷影响，表面极容易产生裂纹，导致催化剂结构强度降低，从而影响催化剂模块的寿命，增大船舶脱硝的运行成本。此外，频繁的温度变化还会使催化剂的活性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法，要解决现有商用船用脱硝催化剂抗热震性差、脱硝稳定性低、催化剂模块的寿命短，船舶脱硝的运行成本高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，所述催化剂的重量份：载体纳米钛白粉为40-80份，γ-Al2O3为5-10份，活性组分5-30份，活性助剂2-10份，结构助剂5-40份和去离子水。进一步，还包括成型助剂和造孔剂。进一步，成型助剂为胶黏剂和润滑剂；成型助剂5-20份。进一步，活性组分为钒、钨、钼、铈中的一种或几种。进一步，活性助剂为钼酸铵、氧化钼、钨酸铵、氧化钨的一种或几种。进一步，结构助剂为玻璃纤维、锂辉石、锂霞石中的一种或几种。其中，锂辉石本身就具有较低热膨胀性，经煅烧后锂辉石可以改善催化剂内部的结构晶格，能够抵消材料受热震时部分内部应力，提高材料的抗热震性能。β-锂霞石是自然界中少数具有负膨胀系数的物质之一，与大多数材料相反，其随着温度升高体积减小。由于材料热膨胀系数的加和性，β-锂霞石使材料整体表现出低膨胀或“零膨胀”的性能，从而提高材料的热稳定性、抗热震性。本专利技术另一方面还提供上述高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂的制备方法，具体步骤如下：步骤一，制备活性前驱体溶液；步骤二，将载体钛白粉、氧化铝、活性助剂、结构助剂A、氨水、去离子水加入到搅拌机中进行高速搅拌混练；载体钛白粉、氧化铝、活性助剂、结构助剂A、氨水、去离子水的质量比40-80：5-10：2-10：0-10：5-20：50-150；步骤三，向步骤二得到的泥料内依次加入润滑剂、结构助剂B、造孔剂、活性前驱体溶液，密封高速搅拌升温至80℃，保温1-2h后降温，然后加入0-10的胶黏剂，搅拌20-30min混合均匀，通过添加氨水、去离子水调节最终泥料的水分20％-38％、pH为7.0-9.8；其中,润滑剂、结构助剂B、造孔剂、活性前驱体溶液的质量比为0-5：5-15：1-10：10-50；步骤四，将步骤三中得到的泥料在密封环境中陈腐10-48h后，采用1mm×15mm规格的滤网进行过滤出去泥料中杂质，初步挤制成泥块；再在料箱中密封陈腐8-24h，将泥块料通过挤出设备挤制成催化剂坯体；步骤五，将挤出后的催化剂坯体在湿度40％-80％的环境下，逐步升温降湿干燥，升温速率2-10℃/h，起始温度为室温20℃，湿度为80％；在60-80℃、40％湿度下保温保湿20-48h；步骤六，在马弗炉中煅烧后制得高抗热震性船用SCR脱硝催化剂。进一步，步骤一中，活性前驱体溶液的制备：将偏钒酸铵、硝酸铈溶解到去离子水中，添加碱性助溶剂溶解完全后，即得；其中，偏钒酸铵与硝酸铈的质量比为5-25：1-10；碱性助溶剂的添加量为0-10重量份。进一步，SCR催化剂经550℃热震循环30次后，脱硝活性在80％以上。进一步，步骤六中的煅烧过程：第一，将干燥后的样品放于马弗炉中，从室温逐步升温到200℃，升温速率1-10℃/min；第二，在200℃保温3-6h；第三，再由200℃逐渐升温至620℃，升温速率50-100℃/h，随后保温3-12h；第四，煅烧完成后，逐渐冷却至室温。进一步，载体钛白粉为锐钛矿型二氧化钛。进一步，氧化铝为活性γ-Al2O3微球。进一步，胶黏剂为聚氧化乙烯、甲基纤维素铵、田菁粉的一种或几种。进一步，碱性助溶剂为乙醇胺或者三乙醇胺。进一步，造孔剂为棉浆、田菁粉、炭粉的一种或几种。在催化剂坯体内分散均匀的造孔剂煅烧时生成挥发性的二氧化碳，形成丰富的大孔、中孔，有效增大催化剂的比表面积。进一步，润滑剂为硬脂酸、甘油、桐油、棕榈油的一种或几种。采用合适的润滑剂，可以增大泥料流动性，降低泥料的挤出压力，保证挤出坯体表面平整光滑顺利挤出。进一步，玻璃纤维为结构增强材料；其长度3-8mm，直径0-30μm。采用长度较短的玻璃纤维，在过滤挤出时能够顺利通过致密的过滤网而不被截留在过滤网上，同时更加均匀的分散在泥料中，提高催化剂的机械强度。本专利技术的有益效果体现在：1，本专利技术提供的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法，具有更好的抗热震性，在同样的热震环境下，催化剂的物理寿命更长，机械强度更高。2，本专利技术提供的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂及其制备方法，在模拟热震环境中，一定时间后本专利技术所述催化剂较常规催化剂具有更高、更稳定的脱硝活性，从而大大增加了船用SCR的适用寿命，降低了船用脱硝的成本。更好的脱硝稳定性，脱硝活性高。3，在温度频繁变动的环境中，也能维持较好的工作性能，延长催化剂模块的使用寿命。4，本专利技术提供的催化剂以纳米钛白粉、γ-氧化铝为活性载体，以短玻璃纤维作为结构增强材料，锂辉石、锂霞石为稳定剂，以钒、铈、钨、钼金属元素作为主要活性组分。制备的SCR催化剂经550℃热震30次后，脱硝活性仍在80％以上。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。具体实施方式以下通过实施例来详细说明本专利技术的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本专利技术的技术方案，而不能解释为对本专利技术技术方案的限制。本专利技术针对现有商用船用脱硝催化剂抗热震性差的问题，在原SCR催化剂的基础上提供了一种高抗热震性船用SCR脱硝催化剂的制备方法，采用新的活性组分、助剂和复合载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂的重量份：载体纳米钛白粉为40-80份，γ-Al

【技术特征摘要】
1.高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂的重量份：载体纳米钛白粉为40-80份，γ-Al2O3为5-10份，活性组分5-30份，活性助剂2-10份，结构助剂5-40份和去离子水。


2.如权利要求1所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于，还包括成型助剂和造孔剂。


3.如权利要求2所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于，成型助剂为胶黏剂和润滑剂；成型助剂5-20份。


4.如权利要求1所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于，活性组分为钒、钨、钼、铈中的一种或几种。


5.如权利要求1所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于，活性助剂为钼酸铵、氧化钼、钨酸铵、氧化钨的一种或几种。


6.如权利要求1所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂，其特征在于，结构助剂为玻璃纤维、锂辉石、锂霞石中的一种或几种。


7.如权利要求1-6中任意一项所述的高抗热震性蜂窝船用SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，制备活性前驱体溶液；
步骤二，将载体钛白粉、氧化铝、活性助剂、结构助剂A、氨水、去离子水加入到搅拌机中进行高速搅拌混练；载体钛白粉、氧化铝、活性助剂、结构助剂A、氨水、去离子水的质量比40-80：5-10：2-10：0-10：5-20：50-150；
步骤三，向步骤二得到的泥料内依次加入润滑剂、结构助剂B、造孔剂、活性前驱体溶液，密封高速搅拌升温至80℃，保温1-2h后降温，然后加入0-10的胶黏剂，搅拌20-30min混合均匀，通过添加氨水、...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖雨亭，徐光辉，陆金丰，周凤翔，白伟，陈波，
申请(专利权)人：北京国电龙源环保工程有限公司，江苏龙源催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11