一種球形SCR脫硝催化劑及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于工業(yè)催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種球形SCR脫硝催化劑及其制備方法。具體而言，本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法包括以下步驟：1)利用γ?氧化鋁、硝酸和粘結(jié)劑制備內(nèi)核；2)利用金屬氧化物的混合粉體、硝酸和粘結(jié)劑制備外膜；3)第一次烘干和焙燒；4)浸泡草酸釩水溶液以及第二次烘干和焙燒。通過該方法制得的球形SCR脫硝催化劑不僅能夠克服蜂窩狀催化劑的堵塞問題，延長催化劑的使用壽命，而且能夠以流化狀態(tài)進(jìn)行催化反應(yīng)，通過球體之間的相互碰撞使覆蓋于球體表面活性位的有毒物質(zhì)掉落，避免催化劑中毒現(xiàn)象。另外，當(dāng)該球形SCR脫硝催化劑位于外表面的活性涂層(外膜)掉落過多時(shí)，可以進(jìn)行重新涂敷，以最低的成本使其恢復(fù)催化活性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種球形SCR脫硝催化劑及其制備方法
本專利技術(shù)屬于工業(yè)催化劑
，涉及一種球形SCR脫硝催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
目前，工業(yè)上通用的脫硝催化劑主要為堇青石基蜂窩狀催化劑，其制備工藝為粉體混合一次成型。由于該工藝是將活性組分與粉體完全混合之后再成型，因此活性組分均勻分布于孔道表面及載體內(nèi)部，使得處于內(nèi)部的大量活性組分無法真正發(fā)揮催化作用，造成活性組分的功能浪費(fèi)，使得催化劑的整體脫硝效率下降。另外，由于催化劑的表面為蜂窩狀，工業(yè)廢氣中含有的粉塵經(jīng)過一段時(shí)間后會堵塞孔道，造成整個(gè)催化系統(tǒng)的阻力增大、脫硝效率下降以至報(bào)廢，而且煙氣中的二氧化硫會覆蓋住孔道內(nèi)表面的活性位點(diǎn)，造成硫中毒，使催化劑活性喪失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述情況，本專利技術(shù)旨在提供一種新型的球形SCR脫硝催化劑及其制備方法，以克服現(xiàn)有的蜂窩狀脫硝催化劑存在的活性低、易堵塞、硫中毒等問題。具體而言，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一方面，本專利技術(shù)提供了一種球形SCR脫硝催化劑的制備方法，其包括以下步驟：1)制備內(nèi)核：開啟滾邊機(jī)，向其中依次加入γ-氧化鋁(γ-Al2O3)、硝酸(HNO3)以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動，直至形成直徑為10～20mm的內(nèi)核；其中：γ-氧化鋁、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；2)制備外膜：在內(nèi)核形成之后，向滾邊機(jī)中依次加入包含γ-氧化鋁、二氧化鈦(TiO2)、三氧化鎢(WO3)和三氧化二鏑(Dy2O3)的混合粉體、硝酸以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動并包裹步驟1)中得到的內(nèi)核，直至形成厚度為1～10mm的外膜，關(guān)閉滾邊機(jī)，從中取出球形物料；其中：混合粉體、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；混合粉體中γ-氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑之間的重量比為10:5～8:0.5～1.5:1～3；3)第一次烘干和焙燒：先將步驟2)中得到的球形物料置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第一次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，中途分別在200℃和300℃保溫0.5小時(shí)，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫5小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第一次焙燒后的球形物料；4)浸泡以及第二次烘干和焙燒：將步驟3)中得到的第一次焙燒后的球形物料加入到草酸釩(V2(C2O4)5)水溶液中，浸泡0.5～1小時(shí)；浸泡結(jié)束后，將浸泡后的球形物料撈出、瀝干并置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第二次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫2小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第二次焙燒后的球形物料，即為球形SCR脫硝催化劑；其中：第一次焙燒后的球形物料和草酸釩水溶液之間的重量比為1:0.05～0.2；草酸釩水溶液中草酸釩的重量百分比為15％～25％。在上述制備方法中，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)或硅酸鈉(Na2SiO3)。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟1)中所述γ-氧化鋁、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.1:0.2。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟2)中所述混合粉體、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.1:0.2，所述混合粉體中γ-氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑之間的重量比為10:7:1:2。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟2)中所述混合粉體還包含至少一種微量元素的氧化物，所述微量元素包括釩、鏑、鉬、錳、鑭、釔、鈰和鋯，并且所述微量元素的重量之和占所述混合粉體總重量的10％～15％。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟3)中所述烘干的溫度為120℃，時(shí)間為8小時(shí)。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟3)中所述焙燒按照下列程序進(jìn)行：初始溫度為100℃，升溫速度為1℃/min，中途分別在200℃和300℃保溫0.5小時(shí)，目標(biāo)溫度為450℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫5小時(shí)。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟4)中所述第一次焙燒后的球形物料和草酸釩水溶液之間的重量比為1:0.1，所述草酸釩水溶液中草酸釩的重量百分比為20％。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟4)中所述浸泡的時(shí)間為0.5小時(shí)。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟4)中所述烘干的溫度為120℃，時(shí)間為8小時(shí)。在一項(xiàng)優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟4)中所述焙燒按照下列程序進(jìn)行：初始溫度為100℃，升溫速度為1℃/min，目標(biāo)溫度為450℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫2小時(shí)。另一方面，本專利技術(shù)提供了一種球形SCR脫硝催化劑，其通過上述制備方法制得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的本專利技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)防堵塞—本專利技術(shù)的球形SCR脫硝催化劑可以克服蜂窩狀催化劑的堵塞問題，延長催化劑的使用壽命。(2)防中毒—本專利技術(shù)的球形SCR脫硝催化劑可以在脫硝反應(yīng)器中以流化狀態(tài)進(jìn)行催化反應(yīng)；球體之間由于相互碰撞，會使覆蓋于球體表面活性位的有毒物質(zhì)掉落，進(jìn)而再此暴露活性位，避免催化劑中毒現(xiàn)象；(3)易修復(fù)—當(dāng)本專利技術(shù)的球形SCR脫硝催化劑位于外表面的活性涂層(外膜)掉落過多時(shí)，可以進(jìn)行重新涂敷，以最低的成本使其恢復(fù)催化活性。附圖說明圖1為實(shí)施例1中球形SCR脫硝催化劑的煙氣脫硝效果圖。圖2為實(shí)施例2中球形SCR脫硝催化劑的煙氣脫硝效果圖。圖3為實(shí)施例3中球形SCR脫硝催化劑的煙氣脫硝效果圖。具體實(shí)施方式下面將通過附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)中的技術(shù)方案做出進(jìn)一步的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解下列實(shí)施例僅用于解釋和說明本專利技術(shù)中的技術(shù)方案，而不應(yīng)被理解為限制了本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。除另有說明以外，下列實(shí)施例中所使用的材料、試劑、儀器等均可通過常規(guī)商業(yè)手段獲得。實(shí)施例1：球形SCR脫硝催化劑的制備。開啟滾邊機(jī)，向其中依次加入γ-氧化鋁(66g)、硝酸(6.6g)和羧甲基纖維素鈉(13.2g)，使上述物料在滾邊機(jī)內(nèi)快速滾動，逐漸形成直徑為16mm的內(nèi)核(82.5g)。在內(nèi)核形成之后，向滾邊機(jī)中依次加入包含γ-氧化鋁(34g)、二氧化鈦(23.8g)、三氧化鎢(3.4g)和三氧化二鏑(6.8g)的混合粉體、硝酸(6.8g)和羧甲基纖維素鈉(13.6g)，使上述物料在滾邊機(jī)內(nèi)快速滾動并包裹內(nèi)核，逐漸形成厚度為2mm的外膜，關(guān)閉滾邊機(jī)，從中取出球形物料(162.7g，直徑為20mm)。先將球形物料置于烘箱中，于120℃烘干8h，再將烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100℃，升溫速度為1℃/min，中途分別在200℃和300℃保溫30min，目標(biāo)溫度為450℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫5h。焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐，爐內(nèi)溫度自然降至室溫后，取出焙燒后的球形物料(158.9g)。將焙燒后的球形物料加入到20wt％的草酸釩水溶液(15.9g)中，浸泡30min。浸泡結(jié)束后，用篩網(wǎng)將浸泡后的球形物料撈出，瀝干表面液體，并置于烘箱中，于120℃烘干8h，再將烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100℃，升溫速度為1℃/min，目標(biāo)溫度為450℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫2h。焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐，爐內(nèi)溫度自然降至室本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種球形SCR脫硝催化劑的制備方法，其包括以下步驟：1)制備內(nèi)核：開啟滾邊機(jī)，向其中依次加入γ?氧化鋁、硝酸以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動，直至形成直徑為10～20mm的內(nèi)核；其中：γ?氧化鋁、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；2)制備外膜：在內(nèi)核形成之后，向滾邊機(jī)中依次加入包含γ?氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑的混合粉體、硝酸以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動并包裹步驟1)中得到的內(nèi)核，直至形成厚度為1～10mm的外膜，關(guān)閉滾邊機(jī)，從中取出球形物料；其中：混合粉體、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；混合粉體中γ?氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑之間的重量比為10:5～8:0.5～1.5:1～3；3)第一次烘干和焙燒：先將步驟2)中得到的球形物料置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第一次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，中途分別在200℃和300℃保溫0.5小時(shí)，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫5小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第一次焙燒后的球形物料；4)浸泡以及第二次烘干和焙燒：將步驟3)中得到的第一次焙燒后的球形物料加入到草酸釩水溶液中，浸泡0.5～1小時(shí)；浸泡結(jié)束后，將浸泡后的球形物料撈出、瀝干并置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第二次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫2小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第二次焙燒后的球形物料，即為球形SCR脫硝催化劑；其中：第一次焙燒后的球形物料和草酸釩水溶液之間的重量比為1:0.05～0.2；草酸釩水溶液中草酸釩的重量百分比為15％～25％。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種球形SCR脫硝催化劑的制備方法，其包括以下步驟：1)制備內(nèi)核：開啟滾邊機(jī)，向其中依次加入γ-氧化鋁、硝酸以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動，直至形成直徑為10～20mm的內(nèi)核；其中：γ-氧化鋁、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；2)制備外膜：在內(nèi)核形成之后，向滾邊機(jī)中依次加入包含γ-氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑的混合粉體、硝酸以及粘結(jié)劑，使物料在滾邊機(jī)內(nèi)滾動并包裹步驟1)中得到的內(nèi)核，直至形成厚度為1～10mm的外膜，關(guān)閉滾邊機(jī)，從中取出球形物料；其中：混合粉體、硝酸和粘結(jié)劑之間的重量比為1:0.05～0.15:0.1～0.3；混合粉體中γ-氧化鋁、二氧化鈦、三氧化鎢和三氧化二鏑之間的重量比為10:5～8:0.5～1.5:1～3；3)第一次烘干和焙燒：先將步驟2)中得到的球形物料置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第一次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，中途分別在200℃和300℃保溫0.5小時(shí)，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫5小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第一次焙燒后的球形物料；4)浸泡以及第二次烘干和焙燒：將步驟3)中得到的第一次焙燒后的球形物料加入到草酸釩水溶液中，浸泡0.5～1小時(shí)；浸泡結(jié)束后，將浸泡后的球形物料撈出、瀝干并置于烘箱中，于80～150℃烘干6～10小時(shí)，再將第二次烘干后的球形物料置于焙燒爐中，并按照下列程序進(jìn)行焙燒：初始溫度為100～120℃，升溫速度為1～5℃/min，目標(biāo)溫度為450～500℃，到達(dá)目標(biāo)溫度后保溫2小時(shí)；焙燒結(jié)束后，關(guān)閉焙燒爐并自然冷卻至室溫，從中取出第二次焙燒后的球形物料，即為球形SCR...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李紀(jì)委，黃盼，
申請(專利權(quán))人：南京德普瑞克催化器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32