一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂及其制备方法与应用，方法如下：废弃脱硝催化剂、煤矸石、铝灰混合预处理，得到混合物粉末；以重量份计，废弃脱硝催化剂7～10份、煤矸石1～2份、铝灰0～1份和污泥1～3份；在混合物粉末中加入污泥、去离子水和成型助剂，混合均匀后加入氨水调节PH为6.5～7.5、和泥、炼泥，得到泥胚；泥胚制成直径1～3cm生料球体、烘干，在350～1100℃煅烧，得到煅烧后的球状载体；煅烧后的球状载体浸渍活性组分的前驱液、原位烘干，重复此过程直至煅烧后的球状载体增重15％～20％；浸渍活性组分后的球状载体在350～550℃煅烧，得到催化剂。制备成本低，适合大规模生产。大规模生产。大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环保催化
，特别是涉及一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和进步，城市污水和生活废水的大量排放导致污泥的产生量剧增，污泥成分复杂，处置和资源化利用困难，目前污泥利用的方法主要包括制备肥料、制备活性炭、焚烧制砖、土地利用等。但目前仍存在处理规模跟不上、处理技术不完善、处理不当对土壤产生负面影响等问题，需要对处理方法进行不断创新。
[0003]选择性催化还原(SCR)脱硝技术以其高脱硝效率在火电、焦化和钢铁等行业作为脱除氮氧化物被广泛应用，但SCR脱硝催化剂在使用过程中由于长期暴露在尘和SO2含量都较高的烟气中，导致催化剂的孔道被堵塞，使用寿命大打折扣，进口催化剂寿命为3年左右，国产的只有1～3年，仅火电行业每年产生的废弃SCR脱硝催化剂都有5000万立方以上，且目前已经将废脱硝催化剂(钒钛系)归为“HW50废催化剂”门类，纳入危废进行管理。
[0004]如果可将污泥和废弃脱硝催化剂等危废、固废进行资源化利用，制备可用于工业化的高附加值化学品SCR脱硝催化剂并进行工程化应用，可在消除固废和危废的同时，进行尾气氮氧化物脱除，实现变废为宝，创造经济价值和环保价值。
[0005]刘涛等,用城市污水处理厂剩余污泥制备脱硝催化剂[J]；化工环保；2007年01期，文章中采用了热解污泥做载体制备脱硝催化剂，但该催化剂存在的问题是起活温度太高，活性组分为Zn和Fe过渡金属元素，稳定性也较差，10h内就出现活性下降；中国专利公开号CN111013636A公开了一种基于城市污泥的低温脱硝催化剂的制备方法，但该催化剂的最高转化效率仍无法达到90％，在实际工程使用中转化效率较低并存在氨逃逸的问题，且采用过渡金属为主活性组分存在易硫中毒的问题；中国专利公开号CN110961106A公开了一种利用废固资源制备的高性能低温脱硝催化剂及其制备方法，其采用污泥作为一部分制备脱硝催化剂，但转化率仅为55％左右，且在较短的运行时间内出现活性降低的现象；中国专利公开号CN111744495A公开了一种以污泥和钢渣为原料的陶瓷膜脱硝脱二噁英催化剂及其制备方法，但其制备方法较为繁琐，不太适用于工业化大规模生产，且适用温度较高，为500℃。
[0006]综上所述，现有技术存在的问题是：
[0007](1)目前危废“废脱硝催化剂(钒钛系)”和固废“污泥”急需进行处理或资源化利用；
[0008](2)目前报道的采用污泥为部分原料制备脱硝催化剂的文章和综述中，还没有适用大规模应用的方法；
[0009](3)采用危废、固废制备高附加值SCR脱硝催化剂，需要找到合适的制备工艺和方法，才可保证高脱硝效率和稳定性。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂及其制备方法，该催化剂采用全危废、固废制备催化剂载体，大大降低催化剂成本，为城市固废、危废的大规模、无害化、高值化使用提供了一条新的路径；制备方法简单，易操作，适用于大规模生产和工业化推广。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种上述利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的应用。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法，所述催化剂包括载体、成型助剂和活性组分，所述载体包括废弃脱硝催化剂、煤矸石、铝灰和污泥，以重量份计，废弃脱硝催化剂7～10份、煤矸石1～2份、铝灰0～1份和污泥1～3份；
[0013]所述催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0014]S1、将废弃脱硝催化剂、煤矸石、铝灰进行混合的混合料预处理，得到混合物粉末；
[0015]S2、在混合物粉末中加入污泥、去离子水和成型助剂，混合均匀后加入一定量氨水调节PH为6.5～7.5、和泥、炼泥，得到泥胚；
[0016]S3、将上述泥胚制成直径1～3cm的生料球体、并烘干，之后在350～1100℃煅烧2～5h，得到煅烧后的球状载体；
[0017]S4、将煅烧后的球状载体浸渍活性组分的前驱液，再原位烘干，重复此过程直至煅烧后的球状载体增重15％～20％；
[0018]S5、将上述浸渍活性组分后的球状载体在350～550℃煅烧1～5h，得到所述催化剂。
[0019]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S1中，废弃脱硝催化剂使用前先破碎成小块，混合料预处理的方法为将混合料在球磨机中粉磨后过200目筛。
[0020]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S2中，成型助剂占载体总质量的0.5～2％。
[0021]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S2中，成型助剂包括去离子水、乙二醇、膨润土、高岭土、PEO、纤维素、瓜尔胶中的一种或几种的组合。
[0022]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S3中，生料球体在100～120℃烘干2～5h。
[0023]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S4中，活性组分占催化剂总质量的2％～18％。
[0024]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S4中，活性组分包括五氧化二钒、氧化锆、氧化铈、三氧化钼、三氧化钨、氧化锰、氧化铜、氧化铁中的一种或几种的组合；所述活性组分的前驱液为活性组分的可溶性盐配置的溶液。
[0025]在上述技术方案中，优选的，所述步骤S4中，煅烧后的球状载体先放置到真空浸渍器内，然后通过真空吸力使活性组分的前驱液自下而上通过球状载体进行浸渍，在90～120℃原位烘干。
[0026]一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂，所述催化剂采用上述利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法制得。
[0027]一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的应用，所述催化剂可用于160℃～350℃的中低温脱硝，在160～350℃温度窗口范围内，脱硝效率大于92％。随着温度升高脱硝效率更高。
[0028]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0029](1)本专利技术采用全危废、固废制备催化剂载体，大大降低催化剂成本，为城市固废、危废的大规模、无害化、高值化使用提供了一条新的路径；催化剂制备方法简单，易操作，可重复性强，适用于大规模生产和工业化推广；制备的脱硝催化剂有较宽的脱硝温度窗口，可用于160℃～350℃的中低温脱硝，脱硝效率大于92％，且抗硫性能优异。
[0030](2)本专利技术采用球形脱硝催化剂，催化剂载体采用球状载体，使得催化剂在使用过程中可以提高废气在孔道内的停留时间，提高脱硝效率；且可降低催化剂的损耗，提高催化剂的使用寿命。
[0031](3)本专利技术的生活污泥、赤泥中的Fe、K等元素可作为脱硝催化剂的助剂提高脱硝效果，无需额外加入；废弃脱硝催化剂中的钒元素，可作为活性组分的补充，降低活性组分的加入量，降低生产成本。
[0032](4)本专利技术的生料球体在煅烧过程中，由于碳元素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括载体、成型助剂和活性组分，所述载体包括废弃脱硝催化剂、煤矸石、铝灰和污泥，以重量份计，废弃脱硝催化剂7～10份、煤矸石1～2份、铝灰0～1份和污泥1～3份；所述催化剂的制备方法包括如下步骤：S1、将废弃脱硝催化剂、煤矸石、铝灰进行混合的混合料预处理，得到混合物粉末；S2、在混合物粉末中加入污泥、去离子水和成型助剂，混合均匀后加入一定量氨水调节PH为6.5～7.5、和泥、炼泥，得到泥胚；S3、将上述泥胚制成直径1～3cm的生料球体、并烘干，之后在350～1100℃煅烧2～5h，得到煅烧后的球状载体；S4、将煅烧后的球状载体浸渍活性组分的前驱液，再原位烘干，重复此过程直至煅烧后的球状载体增重15％～20％；S5、将上述浸渍活性组分后的球状载体在350～550℃煅烧1～5h，得到所述催化剂。2.根据权利要求1所述的利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，废弃脱硝催化剂使用前先破碎成小块，混合料预处理的方法为将混合料在球磨机中粉磨后过200目筛。3.根据权利要求1所述的利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，成型助剂占载体总质量的0.5～2％。4.根据权利要求1所述的利用全危废、固废为载体的SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩辉，赵琳，周伟，刘瑞芝，张明飞，彭学平，胡芝娟，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：