本发明专利技术涉及一种添加凹凸棒石的ＳＣＲ脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：（１）采用干法或者湿法提纯凹凸棒石，纯度达到６０％以上，并且分散凹凸棒石晶体纤维。（２）按一定比例将提纯的凹凸棒石和二氧化钛、活性组分和成型助剂加水进行高速搅拌，均质后过滤，然后利用混炼机对原料充分混炼。（３）按工程要求将混炼后的浆料通过挤出机成型。（４）在一定的湿度和温度条件下干燥，得到催化剂毛坯。毛坯送入烧结炉烧成得到成品。本发明专利技术还涉及通过所述方法制备的脱硝催化剂。加入凹凸棒石在ＳＣＲ脱硝催化剂内形成孔道结构，使催化剂具有弹性和抗热应力能力，可用于火电厂和工业窑炉烟气中ＮＯｘ的脱除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂，特别是涉及一种用于火电厂和工业窑炉烟气的SCR脱硝 催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是除烟尘和二氧化硫之外主要的大气污染物之一，任其排放将对 自然环境和人体健康造成危险。国外对氮氧化物减排的技术和政策研究已经有约30年的 历史。“十一五”期间，我国开始启动氮氧化物减排工作，尤其是针对氮氧化物污染较严重的 京津冀、长三角和珠三角地区。鉴于火力发电行业排放的氮氧化物占我国总排放量的40% 左右，《2009-2010年全国污染防治工作要点》中要求2010年后在京津冀、长三角和珠三 角地区，新建火电厂必须同步建设脱硝装置，并在2015年年底前现役机组全部完成脱硝改 造。因此，我国“十二五”期间将形成对脱硝技术的巨大需求。在目前主流的脱销技术中，国外90%以上的脱硝工程采用以选择性催化还原 (SelectiveCatalytic Reduction, SCR)技术为主的脱硝工艺。SCR技术具有最高的脱硝 效率和较好的经济性，其核心是选择性还原催化剂。在催化剂存在的条件下，喷入烟气中的 氨能选择性地与NOx反应形成N2和H20从而脱硝。目前SCR催化剂的主流是V-W-Ti催化 剂，成分以Ti02为载体，以V205或W03-V205为活性组分，同时添加Mn02和Mo03等作为抗烧 结和抗中毒组分。国内部分脱销工程中发现，由于煤质较差、燃烧控制等因素，导致烟气中 烟尘、砷和碱土金属对催化剂造成物理和催化性能的损害，活性下降较为严重，使用寿命普 遍难以达到36000h。提前更换催化剂使得SCR工艺的经济性下降，因此需对催化剂抗毒性 能、机械强度和耐烧结性能进行改进以使其适合我国的烟气情况。SCR反应过程是一个催化剂参与的多相反应，更大的表面积，更多的活性位以及优 化的孔道结构为反应物的吸附、反应和脱附提供有利条件，因此提高SCR催化剂性能的一 个重要工作就是优化其微观结构，并保持微观结构的稳定。微孔_介孔_宏孔组合的多级 孔道结构对催化过程的吸附、反应和传质有利。地球上多种非金属矿具有天然的一维和二 维结构，因此被关注并应用到催化剂中。美国专利US 4188365公开了一种以Ti02和平均粒径为0. 1-100微米的蒙脱石型 的高岭土颗粒混合物做载体的SCR催化剂，其中添加了其他纤维结构的材料来优化载体的 结构性能。国内专利CN200810195864. 8公开了一种以粉煤灰为载体的低成本SCR法脱硝催 化剂及其制备方法，其中添加硅溶胶、粘土、玻璃纤维丝以增加催化剂强度。凹凸棒石(Attapulgite)，又称坡缕石(Palygorskite)或坡缕缟石，是一种具有 丰富微观结构的含水富镁硅酸盐矿物。凹凸棒石的晶体呈针状、纤维状或纤维集合状，微观 上具有直径20nm长度约200-2000nm的孔道，呈现一维纳米结构的特征；宏观上表现出具有 较大的比表面积、氨选择性吸附及离子交换特性。这些特征使得凹凸棒土作为SCR脱硝催 化剂的结构优化组分成为可行。我国具有凹凸棒石的资源优势，占全世界已探明凹凸棒石黏土储量的44%。至今尚未有添加凹凸棒石以提高SCR催化剂性能的研究和文献报告。
技术实现思路
本专利技术的目的是添加凹凸棒石以改进SCR脱硝催化剂的性能，其机理是使得SCR 催化剂具有微孔_介孔_宏孔交联的网状结构，同时优化催化剂的弹性和强度，从而提升催 化剂的传质、抗中毒性能和抗飞灰磨蚀的性能。本专利技术制备的SCR脱硝催化剂可用于火电 厂和工业窑炉烟气中NOx的脱除。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在SCR脱硝催化剂配方中，添加 3-50%质量比的凹凸棒石。制备这种SCR脱硝催化剂所用原料配比(质量百分比)为二氧化钛40-90凹凸棒石3.0-50.0活性组分V205、Mo03、W03、Mn021-10成型助剂羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、碳纤维 1-10其生产工艺包括以下步骤(1)凹凸棒石的提纯通过干法或者湿法提纯凹凸棒石，纯度达到60%以上，以去除其中伴生的白云石、 方解石、蛋白石、石英和少量重金属，并且分散凹凸棒石晶体纤维。(2)浆料的配制按一定比例将提纯的凹凸棒石和二氧化钛、活性组分和成型助剂加水进行高速搅 拌，均质后过滤，然后利用混炼机对原料充分混炼。(3)催化剂成型混炼后的浆料通过挤出机成型，挤出速度以维持催化剂的外观为前提。挤出后按 工程要求切割，制成蜂窝式催化剂。也可以将混炼后的浆料制成板式催化剂。(4)干燥和烧成在一定的湿度和温度条件下干燥，得到催化剂毛坯。毛坯送入烧结炉烧成，从 120°C开始程序升温，控制升温速率1°C /min，在450°C保温0. 5_4小时。降温速率控制小于 5°C /min,当温度小于50°C出炉得到成品。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1.添加凹凸棒石后，SCR催化剂中形成多级孔道结构，孔径主要分布在从200入、 3000人和50000人，涵盖微孔_介孔和宏孔尺度。多级孔隙结构有利于传质，烟气中有害物 质不易在催化剂上的沉积，从而减缓催化剂的中毒。2.凹凸棒石的纳米孔道结构具有吸水性和保水性，使催化剂具有弹性和抗热应 力能力。优选的催化剂可在200-500°C范围内保持85%以上的脱硝率，在600-800°C保持 70-75%的脱硝率，同时可承受的100°C /min的升温和降温循环278次。催化剂的弹性有助 于抵御飞灰的磨蚀。3.凹凸棒石对氨有选择性吸附能力，有助于反应物的吸附和还原反应的进行。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施例方式实施例1采用干法提纯高粘型凹凸棒石纯度至70%，研磨至400目。凹凸棒石、二氧化 钛、活性组分和成型助剂按质量比15 72 9 4加水进行高速搅拌，均质后过滤，然 后利用混炼机对原料充分混炼。混炼后的浆料通过挤出机成型，设置孔数18X18、断面 150mmX 150mm、壁厚1. 2mm、节距8. 2mm。在50%的湿度和43°C干燥，得到催化剂毛坯。毛 坯送入烧结炉烧成，从120°C开始程序升温，控制升温速率1°C /min，在450°C保温0. 5_4小 时。降温速率控制小于5°C/min，当温度小于50°C出炉得到成品。成品开孔率82. 1%，比 表面积504m2/m3，机械强度213N/cm。利用上述催化剂对模拟烟气进行脱硝实验，进气中NO浓度为500ppm，控制NH3与 NO摩尔比为1 1，02浓度为5%，队为平衡气，空速控制在SZOOOh—1。催化剂在200-500°C 范围内，具有85%以上的脱硝效率。实施例2采用湿法提纯高粘型凹凸棒石纯度至90%，研磨至400目。凹凸棒石、二氧化 钛、活性组分和成型助剂按质量比15 72 9 4加水进行高速搅拌，均质后过滤，然 后利用混炼机对原料充分混炼。混炼后的浆料通过挤出机成型，设置孔数18X18、断面 150mmX 150mm、壁厚1. 2mm、节距8. 2mm。在50%的湿度和43°C干燥，得到催化剂毛坯。毛 坯送入烧结炉烧成，从120°C开始程序升温，控制升温速率1°C /min，在450°C保温0. 5_4小 时。降温速率控制小于5°C/min，当温度小于50°C出炉得到成品。成品开孔率87.9%，比 表面积5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种添加凹凸棒石的ＳＣＲ脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：（１）凹凸棒石的提纯，包括：通过干法或者湿法提纯凹凸棒石，纯度达到６０％以上，以去除其中伴生的白云石、方解石、蛋白石、石英和少量重金属，并且分散凹凸棒石的纤维。（２）浆料的配制，包括：按一定比例将提纯的凹凸棒石和二氧化钛、活性组分和成型助剂加水进行高速搅拌，均质后过滤，然后利用混炼机对原料充分混炼。（３）催化剂成型，包括“混炼后的浆料通过挤出机成型，挤出速度以维持催化剂的外观为前提。挤出后按工程要求切割，制成蜂窝式催化剂。也可以将混炼后的浆料制成板式催化剂。（４）干燥和烧成，包括：在一定的湿度和温度条件下干燥，得到催化剂毛坯。毛坯送入烧结炉烧成，从１２０℃开始程序升温，控制升温速率１℃／ｍｉｎ，在４５０℃保温０．５－４小时。降温速率控制小于５℃／ｍｉｎ，当温度小于５０℃出炉得到成品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，
申请(专利权)人：石磊，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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