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CN115400760B - 一种蜂窝式scr脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种蜂窝式scr脱硝催化剂及其制备方法 Download PDF

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CN115400760B CN202211055232.8A CN202211055232A CN115400760B CN 115400760 B CN115400760 B CN 115400760B CN 202211055232 A CN202211055232 A CN 202211055232A CN 115400760 B CN115400760 B CN 115400760B
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Abstract

本发明涉及一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法,属于催化剂制备技术领域。生产工艺包括催化剂浆料制备、陈化、过滤、挤出成型、干燥和焙烧。其中催化剂浆料制备时加入催化剂浆料助剂Sn‑La‑Fe‑Li‑Si五元复合氧化物纳米颗粒,使得干燥工序可缩短至5‑6天,焙烧工序中最高温度降低至400℃,缩短了蜂窝式脱硝催化剂的生产周期,降低了生产成本,本发明制备得到的蜂窝式催化剂具有优异的抗压强度和脱硝活性。

Description

一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域,具体涉及一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
在目前工业烟气脱硝领域使用的SCR脱硝催化剂中,蜂窝式催化剂由于具有脱硝活性高、使用体积小、生产技术成熟等优势,销量依然在脱硝催化剂市场占有最高比例。
近年来,受到国际市场的影响,生产脱硝催化剂所需的多种原材料价格发生大幅上涨,这对于脱硝催化剂生产厂家无疑是十分严峻的挑战。在激烈的市场竞争环境下,生产成本和产品质量直接关系到企业的市场竞争力和生命力,因此,如何降低生产成本和提升产品质量是现今所有脱硝催化剂生产企业所面临的最为重要的课题。蜂窝式SCR脱硝催化剂生产工艺大同小异,主要包括泥料和制、陈化、挤出成型、干燥和焙烧等工序,采用的设备大体相同。不同厂家选用的载体、活性成分、活性助剂以及成型助剂等原料亦基本相同,使得不同厂家的材料成本和产品质量相差不多。因此,降低生产过程消耗将是未来脱硝催化剂成本控制的关键所在。而对于提升产品质量,通过添加特殊助剂提升催化剂机械强度,已成为目前最常见的方式之一。
中国专利CN201510401510.4公开了一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法,该方法以硅藻土和分子筛代替大量钛白粉作为载体,降低了催化剂生产成本。同时,添加了高分子还原剂聚二茂铁用于提高催化剂脱硝活性。中国专利CN201810903216.7公开了一种蜂窝式低温脱硝催化剂及其制备工艺,该工艺以废弃SCR催化剂为原料,废料经过清洗处理后进行研磨,以所得粉料为载体负载活性成分钴、锰和铈,而后加入成型助剂和适量水混炼制得蜂窝催化剂泥料,之后通过过滤、挤出成型、干燥和焙烧等步骤制得低成本蜂窝式SCR脱硝催化剂。目前已提出的蜂窝式催化剂降低成本的生产工艺,多为掺加废料或使用低价格载体,虽然能够降低部分生产成本,但同时也牺牲了催化剂的机械强度和脱硝活性,使产品品质竞争力明显下降。
发明内容
本发明是为了解决现有蜂窝式SCR催化剂为了降低生产成本,采用掺杂废料或使用低价格载体的方法造成催化剂机械强度及脱硝活性均下降的问题,提供了一种生产周期缩短、耗能减少的蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法,降低了生产成本,催化剂的机械强度和脱硝活性好。
本发明采用如下技术方案:一种蜂窝式SCR脱硝催化剂,所述催化剂由催化剂浆料挤压成型、干燥焙烧后得到,催化剂浆料中以锐钛矿型TiO2为载体,Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒为催化剂浆料助剂,V2O5为催化剂活性成分,WO3或MoO3为活性助剂
进一步的,所述催化剂浆料助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒中各组分均以氧化物的形式存在,各氧化物的质量百分比为:1.8-3:1-2.5:7-9:0.2-0.5:87.3-87.7。
进一步的,所述催化剂浆料助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒的粒径范围为3 ~10 nm,比表面积大于150 m2/g。
进一步的,所述催化剂浆料助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒占载体TiO2质量的6%~10%。
进一步的,所述催化剂中活性成分V2O5质量为催化剂总质量的0.8%~1.5%,活性助剂WO3或MoO3质量为催化剂总质量的2%~4%。
进一步的,催化剂浆料中还包括质量占比为3.5%~11.5%的成型助剂,所述成型助剂由质量百分比为:40%~45%的高岭土、30%~35%的9 mm玻璃纤维、2%~4%的纸纤、4%~8%的羟丙基甲基纤维素、4%~8%的聚乙烯醇和4%~8%的硬脂酸组成。
蜂窝式SCR脱硝催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)助剂的制备:按比例称取二水氯化亚锡、六水硝酸镧、九水硝酸铁、氯化锂、硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,分别用水溶解二水氯化亚锡,用水混溶六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂;将两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,加热混合溶液至95℃并持续搅拌,待溶液变为粘稠糊状时,将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃并保温,焙烧结束后得到Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料的制备:按比例称取偏钒酸铵、偏钨酸铵或七钼酸铵,将偏钒酸铵加入至95℃的热水中,缓慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,而后加入偏钨酸铵或七钼酸铵,继续搅拌至完全溶解得到活性溶液;按比例称取钛白粉和步骤1制备的纳米颗粒助剂,加入至混炼机进行预混合,而后依次加入配制的活性溶液搅拌1 h,加入成型助剂搅拌,调节泥料pH值为8.0~9.0;完成催化剂泥料的和制,将和好的泥料收集并进行包裹,放置室温环境下陈化;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口安装滤网,对陈化后的泥料进行过滤;在挤出机出口安装特定模具,使用过滤后的泥料成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将切割至定长的蜂窝湿胚体用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂干燥:将包裹好的蜂窝湿胚体进行干燥降水,干燥房温度在25~80℃内逐渐升高,当蜂窝湿胚体含水量达到5%以下时,干燥结束;
(5)催化剂焙烧:台车式电阻炉进行分段焙烧,焙烧结束后进行缓慢降温,降温速率不超过3℃/min,待降温至45℃以下,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
进一步的,所述步骤(5)中分段焙烧时:升温程序包括四个阶段,第一阶段为2 h内升温至100℃,保温2 h,第二阶段为3 h内从100℃升温至200℃,保温3 h,第三阶段为4 h内从200℃升温至300℃,保温3 h,第四阶段为4 h内从300℃升温至400℃,保温3 h。
本发明的优点具体如下:
(1)通过缩短干燥时间降低了生产能耗:催化剂浆料中加入Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂,其中SiO2能够降低蜂窝湿胚体塑性,不仅能够减弱干燥过程中湿胚体的收缩和变形,还能够加快水分的挥发,使湿胚在不出现裂纹的前提下,在5-6天时间内水分即可降低至5%以下,干燥时间缩短至3-4天,降低了干燥过程中的能源消耗,降低了企业的生产成本;
(2)焙烧温度降低:普通SCR催化剂中偏钒酸铵、偏钨酸铵等成分分解,蜂窝式SCR脱硝催化剂焙烧工序中最高温度通常为550℃~600℃,本发明中加入Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂后,氧化镧能够均匀包覆在二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵和七钼酸铵粉体表面,在高温下能够增强粉体颗粒间的粘结作用,使焙烧温度在400℃下偏钒酸铵实现完全分解,同时,载体在该焙烧温度下获得更好的机械强度。较低的焙烧温度减小了工艺生产中的能耗,降低了催化剂的开裂率,提升了产品的合格率,SiO2的加入能够降低胚体焙烧形变,使焙烧工序成品率达到97%以上;
(3)具有较强的机械强度:本发明中加入Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂,其中的Li2O在高温条件下能够促进粉末的迁移速率,提升颗粒流动性,使得催化剂在不发生明显晶格畸变的前提下具有更好的致密性,进而使催化剂具有较强的机械强度。
(4)脱硝活性好:本发明加入Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂,比表面积可达到150 m2/g以上,这能够提升催化剂对反应物的吸附能力,增强催化剂活性,同时,助剂中的氧化锡能够促进催化剂形成晶格缺陷,使催化剂具有较强的储氧和释氧能力,促进SCR反应的进行,而氧化铁则能够防止催化剂出现过度烧结和晶型畸变,有效的减小晶粒尺寸,增大催化剂比表面积,同时还可以增加催化剂表面活性氧的数量,进一步提升催化剂的脱硝活性。
附图说明
图1为本发明实施例1-4与对比例1-4在250℃下脱硝活性对比测试结果图。
图2为本发明实施例1-4与对比例1-4在350℃下脱硝活性对比测试结果图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合具体附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施例,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1:一种蜂窝式SCR催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂的制备:分别称取2.7 kg二水氯化亚锡、3.99 kg六水硝酸镧、21.21 kg九水硝酸铁、0.09 kg氯化锂、181.85 kg硅酸四乙酯以及21 kg乙二胺四乙酸,分别用2.5 kg水溶解二水氯化亚锡,用60 kg水混溶六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂;将两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,而后加热混合溶液至95℃并持续搅拌,直到溶液变为粘稠糊状;将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃并保温3 h,得到3%Sn-2.5%La-7%Fe-0.2%Li-87.5%Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料制备:将600 kg钛白粉和60 kg纳米颗粒助剂加入至混炼机中,先开启混炼机搅拌均匀;按照比例称取7.71 kg偏钒酸铵和36.14 kg偏钨酸铵,将偏钒酸铵加入至质量为300 kg的95℃热水中,慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,而后加入偏钨酸铵,继续搅拌至完全溶解,将所配溶液加入混合粉料中搅拌1 h;而后加入29.5 kg高岭土、24.5 kg玻璃纤维、2.1 kg纸纤、4.2 kg羟丙基甲基纤维素、4.2 kg聚乙烯醇和5.6 kg硬脂酸,连续搅拌2 h,最后加入氨水调节泥料pH值为8.5;将和好的泥料收集并包裹,放置在室内陈化48h;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口位置安装滤网,对陈化后的泥料进行过滤;在挤出机出口安装25孔蜂窝催化剂模具,使用过滤后的泥料挤出成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将湿胚体切割至长度为1000 mm,并用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂湿胚干燥:将包裹好的蜂窝湿胚体送入干燥房进行干燥降水,干燥房内温度依次设置为25℃保温48 h,35℃保温36 h,50℃保温24 h,60℃保温24 h,80℃保持12h,干燥后蜂窝胚体含水量为3.9%(6天);
(5)焙烧:将干燥后的蜂窝催化剂胚体在焙烧托架上均匀摆放,催化剂底部与托架接触处以及上下层催化剂间使用石棉绳进行格挡,摆放完成后送入台车式电阻炉进行焙烧,升温程序为2 h升温至100℃,保温2 h,3 h从100℃升温至200℃,保温3 h,4 h从200℃升温至300℃,保温3 h,4 h从300℃升温至400℃,保温3 h;焙烧结束后进行缓慢降温,当炉内温度将至40℃时,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
制备得到V2O5含量为0.8%,WO3含量为4%,内壁厚0.9 mm,外壁厚1.2 mm,长度1000mm的25孔蜂窝式SCR脱硝催化剂。
实施例2:一种蜂窝式SCR催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂的制备:分别称取0.97 kg二水氯化亚锡、0.96 kg六水硝酸镧、16.36 kg九水硝酸铁、0.13 kg氯化锂、109.61 kg硅酸四乙酯以及19.2 kg乙二胺四乙酸,分别用0.9 kg水溶解二水氯化亚锡,用49 kg水混溶六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂;将两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,而后加热混合溶液至95℃并持续搅拌,直到溶液变为粘稠糊状;将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃并保温3 h,得到1.8%Sn-1%La-9%Fe-0.5%Li-87.7%Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料制备:将600 kg钛白粉和36 kg纳米颗粒助剂加入至混炼机中,先开启混炼机搅拌均匀;按照比例称取9.08 kg偏钒酸铵和30.27 kg七钼酸铵,将偏钒酸铵加入至质量为360 kg的95℃热水中,慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,而后加入七钼酸铵,继续搅拌至完全溶解,将所配溶液加入混合粉料中搅拌1 h;而后加入17.15 kg高岭土、11.44 kg玻璃纤维、1.5 kg纸纤、2.67 kg羟丙基甲基纤维素、2.29 kg聚乙烯醇和3.05 kg硬脂酸,连续搅拌2 h,最后加入氨水调节泥料pH值为9.0;将和好的泥料收集并包裹,放置在室内陈化48h;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口安装滤网,对陈化后的泥料进行过滤;在挤出机出口安装30孔蜂窝催化剂模具,使用过滤后的泥料挤出成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将湿胚体切割至长度为900 mm,并用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂湿胚干燥:将包裹好的蜂窝湿胚体送入干燥房进行干燥降水,干燥房内温度依次设置为25℃保温48 h,40℃保温24 h,50℃保温24 h,60℃保温24 h,80℃保温24h,(6天)干燥后蜂窝胚体含水量为4.1%;
(5)焙烧:将干燥后的蜂窝催化剂胚体在焙烧托架上均匀摆放,催化剂底部与托架接触处以及上下层催化剂间使用石棉绳进行格挡,摆放完成后送入台车式电阻炉进行焙烧,升温程序为2 h升温至100℃,保温2 h,3 h从100℃升温至200℃,保温3 h,4 h从200℃升温至300℃,保温3 h,4 h从300℃升温至400℃,保温3 h;焙烧结束后进行缓慢降温,当炉内温度将至35℃时,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
制备得到V2O5含量为1%,MoO3含量为3.5%,内壁厚0.8 mm,外壁厚1.1 mm,长度900mm的30孔蜂窝式SCR脱硝催化剂。
实施例3:一种蜂窝式SCR催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂的制备:分别称取1.80 kg二水氯化亚锡、3.19 kg六水硝酸镧、24.24 kg九水硝酸铁、0.13 kg氯化锂、182.68 kg硅酸四乙酯以及26.51 kg乙二胺四乙酸,分别用1.7 kg水溶解二水氯化亚锡,用48.7 kg水混溶六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂;将两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,而后加热混合溶液至95℃并持续搅拌,直到溶液变为粘稠糊状;将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃并保温3 h,得到2%Sn-2%La-8%Fe-0.3%Li-87.7%Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料制备:将600 kg钛白粉和60 kg纳米颗粒助剂加入至混炼机中,先开启混炼机搅拌均匀;按照比例称取9.26 kg偏钒酸铵和28.92 kg偏钨酸铵,将偏钒酸铵加入至质量为360 kg的95℃热水中,慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,而后加入偏钨酸铵,继续搅拌至完全溶解,将所配溶液加入混合粉料中搅拌1 h;而后加入61.2 kg高岭土、47.6 kg玻璃纤维、2.72 kg纸纤、10.88 kg羟丙基甲基纤维素、5.44 kg聚乙烯醇和8.16 kg硬脂酸,连续搅拌2 h,最后加入氨水调节泥料pH值为9.0;将和好的泥料收集并包裹,放置在室内陈化48h;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口安装滤网,对陈化后的泥料进行过滤;在挤出机出口安装18孔蜂窝催化剂模具,使用过滤后的泥料挤出成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将湿胚体切割至长度为850 mm,并用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂湿胚干燥:将包裹好的蜂窝湿胚体送入干燥房进行干燥降水,干燥房内温度依次设置为25℃保温36 h,30℃保温36 h,50℃保温24 h,60℃保温24 h,(5天)干燥后蜂窝胚体含水量为4.7%;
(5)焙烧:将干燥后的蜂窝催化剂胚体在焙烧托架上均匀摆放,催化剂底部与托架接触处以及上下层催化剂间使用石棉绳进行格挡,摆放完成后送入台车式电阻炉进行焙烧,升温程序为2 h升温至100℃,保温2 h,3 h从100℃升温至200℃,保温3 h,4 h从200℃升温至300℃,保温3 h,4 h从300℃升温至400℃,保温3 h;焙烧结束后进行缓慢降温,当炉内温度将至45℃时,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
制备得到V2O5含量为0.9%,WO3含量为3%,内壁厚1.1 mm,外壁厚1.5 mm,长度850mm的18孔蜂窝式SCR脱硝催化剂。
实施例4:一种蜂窝式SCR催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂的制备:分别称取2.02 kg二水氯化亚锡、2.15 kg六水硝酸镧、23.18 kg九水硝酸铁、0.08 kg氯化锂、163.66 kg硅酸四乙酯以及21.02 kg乙二胺四乙酸,分别用2 kg水溶解二水氯化亚锡,用58 kg水混溶六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂;将两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,而后加热混合溶液至95℃并持续搅拌,直到溶液变为粘稠糊状;将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃并保温3 h,得到2.5%Sn-1.5%La-8.5%Fe-0.2%Li-87.3%Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料制备:将600 kg钛白粉和54 kg纳米颗粒助剂加入至混炼机中,先开启混炼机搅拌均匀;按照比例称取14.84 kg偏钒酸铵和28.27 kg七钼酸铵,将偏钒酸铵加入至质量为310 kg的95℃热水中,慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,而后加入七钼酸铵,继续搅拌至完全溶解,将所配溶液加入混合粉料中搅拌1 h;而后加入38.55 kg高岭土、33.73 kg玻璃纤维、2.89 kg纸纤、7.71 kg羟丙基甲基纤维素、7.71 kg聚乙烯醇和5.78kg硬脂酸,连续搅拌2 h,最后加入氨水调节泥料pH值为8.5;将和好的泥料收集并包裹,放置在室内陈化48h;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口安装滤网,对陈化后的泥料进行过滤;在挤出机出口安装25孔蜂窝催化剂模具,使用过滤后的泥料挤出成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将湿胚体切割至长度为950 mm,并用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂湿胚干燥:将包裹好的蜂窝湿胚体送入干燥房进行干燥降水,干燥房内温度依次设置为25℃保温36 h,35℃保温36 h,55℃保温36 h,65℃保温24 h,80℃保温12h,(6天)干燥后蜂窝胚体含水量为3.3%;
(5)焙烧:将干燥后的蜂窝催化剂胚体在焙烧托架上均匀摆放,催化剂底部与托架接触处以及上下层催化剂间使用石棉绳进行格挡,摆放完成后送入台车式电阻炉进行焙烧,升温程序为2 h升温至100℃,保温2 h,3 h从100℃升温至200℃,保温3 h,4 h从200℃升温至300℃,保温3 h,4 h从300℃升温至400℃,保温3 h;焙烧结束后进行缓慢降温,当炉内温度将至40℃时,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
V2O5含量为1.5%,MoO3含量为3%,内壁厚0.9 mm,外壁厚1.2 mm,长度950 mm的25孔蜂窝式SCR脱硝催化剂。
选取市售四种商业蜂窝式SCR脱硝催化剂作为对比例,分别与本发明实施例1-4催化剂进行抗压强度和脱硝活性进行对比。
对比例1:V2O5含量为0.9%,WO3含量为4.5%,孔数为25孔,内壁厚0.9 mm,外壁厚1.3mm,
对比例2:V2O5含量为1%,MoO3含量为4%,孔数为30孔,内壁厚0.8 mm,外壁厚1.2mm,
对比例3:V2O5含量为1.1%,WO3含量为3.5%,孔数为18孔,内壁厚1.0 mm,外壁厚1.5mm,
对比例4:V2O5含量为1.6%,MoO3含量为3.5%,孔数为25孔,内壁厚0.9 mm,外壁厚1.3 mm。
按照标准《蜂窝式烟气脱硝催化剂》(GB/T 31587-2015)中的测试方法对以上四组催化剂进行抗压强度测试,测试结果如表1所示。
表1 抗压强度对比测试结果
由表1可知,在四组测试结果中,本发明实施例催化剂抗压强度均优于对比例,轴向和径向抗压强度分别可达到4.0 MPa和1.5 MPa以上。通过以上对比可知,与配方、孔数、壁厚均相似的商业蜂窝式SCR脱硝催化剂相比,本发明提供的蜂窝式催化剂具有更好的机械强度。
按照NO浓度450 mg/m3、氨氮比1.0、SO2浓度3000 mg/m3、O2含量4%、H2O含量8%、空速6000 h-1设置模拟烟气,在250℃和350℃条件下测试对比例和实施例催化剂脱硝活性,测试结果如图1和图2所示。
由图1和图2可知,在不同测试温度条件下,实施例催化剂脱硝活性均优于对比例催化剂,即本发明提供的蜂窝式催化剂具有优异的脱硝活性,活性不低于相似配方的商业催化剂。

Claims (3)

1.一种蜂窝式SCR脱硝催化剂,其特征在于:所述催化剂由催化剂浆料挤压成型、干燥焙烧后得到,催化剂中以锐钛矿型TiO2为载体,Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒为催化剂助剂,V2O5为催化剂活性成分,WO3或MoO3为活性助剂,所述催化剂助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒中各组分均以氧化物的形式存在,各氧化物的质量比为:1.8-3:1-2.5:7-9:0.2-0.5:87.3-87.7,所述催化剂助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒的粒径范围为3~10 nm,催化剂助剂比表面积大于150 m2/g,所述催化剂助剂Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒占载体TiO2质量的6%~10%,所述催化剂中活性成分V2O5质量为催化剂总质量的0.8%~1.5%,活性助剂WO3或MoO3质量为催化剂总质量的2%~4%,所述催化剂中还包括质量占比为3.5%~11.5%的成型助剂,所述成型助剂由质量百分比为:40%~45%的高岭土、30%~35%的玻璃纤维、2%~4%的纸纤、4%~8%的羟丙基甲基纤维素、4%~8%的聚乙烯醇和4%~8%的硬脂酸组成。
2.如权利要求1所述的蜂窝式SCR脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)助剂的制备:按比例称取二水氯化亚锡、六水硝酸镧、九水硝酸铁、氯化锂、硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,首先采用去离子水溶解二水氯化亚锡形成溶液,然后去离子水将六水硝酸镧、九水硝酸铁和氯化锂三种物质混合溶解形成溶液;将上述两种溶液混合后加入硅酸四乙酯和乙二胺四乙酸,加热混合溶液至95℃并持续搅拌,待溶液变为粘稠糊状时,将糊状物转移至焙烧器皿内,使用台车炉加热至300℃焙烧并保温,焙烧结束后得到Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂;
(2)催化剂浆料的制备:按比例称取偏钒酸铵、偏钨酸铵或七钼酸铵,首先将偏钒酸铵加入至95℃的热水中,缓慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解,然后加入偏钨酸铵或七钼酸铵,继续搅拌至完全溶解得到活性溶液;按比例称取钛白粉和Sn-La-Fe-Li-Si五元复合氧化物纳米颗粒助剂,加入至混炼机进行预混合,依次加入配制的活性溶液搅拌1 h,加入成型助剂搅拌,调节泥料pH值为8.0~9.0;将泥料收集包裹后置于室温环境下陈化;
(3)催化剂挤出成型:在挤出机出口安装模具,使用过滤后的泥料挤出成型得到蜂窝催化剂湿胚体,将切割至定长的蜂窝湿胚体用厚纸壳进行包裹;
(4)催化剂干燥:对蜂窝湿胚体进行干燥降水,干燥房温度在25~80℃内逐渐升高,当蜂窝湿胚体含水量达到5%以下时,干燥结束;
(5)催化剂焙烧:台车式电阻炉进行分段焙烧,焙烧结束后进行缓慢降温,降温速率不超过3℃/min,待降温至45℃以下,开炉取出制备好的蜂窝式SCR脱硝催化剂。
3.如权利要求2所述的蜂窝式SCR脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中分段焙烧时:升温程序包括四个阶段,第一阶段为2 h内升温至100℃,保温2 h,第二阶段为3 h内从100℃升温至200℃,保温3 h,第三阶段为4 h内从200℃升温至300℃,保温3 h,第四阶段为4 h内从300℃升温至400℃,保温3 h。
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