[发明专利]一种以蜂窝活性炭为载体的烟气脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以蜂窝活性炭为载体的烟气脱硝催化剂的制备方法，属于烟气处理技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)已经成为了主要的大气污染物之一。在城市大气中的氮氧化物大多来自于燃料燃烧，如煤炭燃烧发电、工业窑炉、汽车尾气等。

目前，工业中用于烟气脱硝的SCR催化剂主要是V₂O₅/TiO₂和V₂O₅～WO₃/TiO₂，这些催化剂要在350℃以上才能起到催化作用，通常工业中烟气温度在200℃左右，因此还需要给烟气加热。低温的SCR设备可以直接对烟气进行脱硝操作，降低了操作成本，减少了SO₂对于催化剂的堵塞和毒化，因此低温的脱硝催化剂受到了广泛关注。

蜂窝活性炭整合了蜂窝结构和活性炭的优点，不仅具有活性炭耐酸碱、比表面积高、孔结构可控等优点，还具有蜂窝结构低压降、扩散距离短、床层阻力小等特点。因此，蜂窝活性炭在烟气脱硝领域拥有巨大的应用前景。

目前，整体挤出法是蜂窝活性炭的主要制备方法之一。

整体挤出法是以含炭物质、粘结剂以及各种添加剂为原料，混合后通过模具挤出成型，然后干燥、固化、炭化和活化制得蜂窝状活性炭。很多专利(E.P.Pat.No.728,521B1、U.S.Pat.No.6,284,705B1、U.S.Pat.No.4,399,052、U.S.Pat.No.6,699,561B2)公开了采用活性炭粉或酚醛树脂为活性炭前驱体制备蜂窝活性炭的方法，但由于原料价格昂贵，因此难以工业化应用。CN 1792455A和CN 101503191A公开了用煤粉直接制备蜂窝活性炭，但高温粘结剂价格昂贵，且对人体有害，因此应用还是受限。

发明内容：

本发明的目的是提出一种以蜂窝活性炭为载体的烟气脱硝催化剂的制备方法，降低作为催化剂载体的蜂窝状活性炭生产成本，以用于工业废气的处理，进而降低废气处理成本，利于环境保护。

本发明提出的以蜂窝活性炭为载体的烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)煤粉配制：

将弱粘结性煤和粘结性煤研磨至颗粒度为0.075毫米以下；

(2)煤泥制备：

将上述弱粘结性煤、粘结性煤、水和有机粘结剂混合均匀，混合的质量比为：弱粘结性煤∶粘结性煤∶水∶有机粘结剂＝(50～70)∶(50～30)∶(35～45)∶5，捏合10～15分钟使得煤、有机粘结剂与水充分混合，制得煤泥；

(3)练泥：

将上述煤泥送入练泥机中练泥10～20分钟，制成混合均匀的可塑性煤泥；

(4)挤出成型：

练泥处理后的煤泥加入到装有蜂窝钢模具的基础成型机中，进行成型，得到潮湿蜂窝体；

(5)干燥：

将步骤(4)的潮湿蜂窝体干燥至含水量低于2％；

(6)炭化及活化：

在惰性气体的氛围下，将干燥后的蜂窝体按3～10℃/分钟的升温速度加热至600～700℃，保温2～3小时，使蜂窝体炭化，然后按3～10℃/分钟的升温速度加热到750～850℃保温1～3小时，通入0.05～0.1mg/分钟的水蒸气对蜂窝体进行活化，得到蜂窝状活性炭；

(7)将偏钒酸铵和草酸按质量比1∶2.15混合，加入适量的水制得(NH₄)₂[(VO)₂(C₂O₄)₃]溶液，(NH₄)₂[(VO)₂(C₂O₄)₃]密度为1.991g/毫升；利用等体积浸渍法将(NH₄)₂[(VO)₂(C₂O₄)₃]溶液负载到蜂窝活性炭上，在110℃下干燥6小时，在450℃的惰性气体重煅烧6小时，最后在230℃的空气中氧化5小时，制得含有重量百分比为1～3wt％的V₂O₅～蜂窝活性炭烟气脱硝催化剂。

如上所述的弱粘结性煤的炭含量为80～90wt.％。

如上所述的粘结性煤的焦渣特征大于6。