[发明专利]一种蜂窝式烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机新材料技术领域，具体涉及一种用于烟气脱硝的蜂窝式催化剂，同时还涉及还催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物（NO_x）是形成酸雨及光化学烟雾的主要成因，严重危害自然环境和人类健康。我国火电厂是氮氧化物的排放大户，排放量约占全国总排放量的50%。2011年9月21日，国家环保部发布了《火电厂大气污染物排放标准》，将国内氮氧化物的排放浓度限值统一确定为100mg/m³，新建机组执行时间从2012年起，老机组执行时间从2014年7月起。此排放浓度限值要求针对全国所有地区。

目前，对于烟气脱硝而言，选择性催化还原（SCR）法仍然是国际主流技术，其技术核心是SCR催化剂。早在上世纪70年代，发达国家如日本、德国、美国等就已开始根据本国的排放水平、煤质特点、锅炉类型等情况，开发出了一系列的SCR催化剂。我国许多科研单位或个人借鉴国外的先进经验，针对中国燃煤煤质复杂、燃烧后锅炉烟气条件差（烟气温度高，在280℃～450℃，含尘量高，可达50～60g/Nm³）等状况进行了一系列的研究，并开发了一些脱硝催化剂。

然而，当前以TiO₂为核心成分的氮氧化物脱除催化剂还具有机械强度低、抗磨损强度差、不耐高温等缺点，催化剂在运行过程中易出现过度磨损、粉化等现象，进而影响火电厂机组的正常运行。因此，开发出适合国内烟气条件的脱硝催化剂在本行业将是一个重大突破。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种蜂窝式烟气脱硝催化剂以及该催化剂的制备方法。

基于上述目的，本发明提供的技术方案为：一种蜂窝式烟气脱硝催化剂，主要由以下重量份的原料经挤出成型、烧结而成：纳米TiO₂  68～92.8份、纳米SiO₂  3～10份、玻璃纤维2～10份、助挤剂0.1～0.5份、羧甲基纤维素0.1～0.2份、聚氧化乙烯0.1～0.3份、田菁粉0.1～0.2份。

所述原料还包括偏/仲钨酸铵以WO₃计2～10重量份、偏钒酸铵以V₂O₅计0.2～2重量份。

所述纳米TiO₂的粒径为1～10μm，所述纳米SiO₂的粒径为1～10nm。

所述助挤剂为硬脂酸或甘油。

所述蜂窝式烟气脱硝脱化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取纳米TiO₂、纳米SiO₂粉体，加入助挤剂，边搅拌边加水活成膏状，并加氨水调节物料pH值至7～11；

（2）加入其余原料混合均匀，利用挤出机挤出蜂窝式胚体；

（3）使胚体在30～70℃、相对湿度为20～100%的条件下干燥7～15天；

（4）将干燥好的胚体先置于250～300℃条件下煅烧8～15小时，然后再于380～420℃煅烧5～10小时，580～620℃煅烧8～12小时，即得成品。

步骤（1）在加氨水调节物料pH值之前，还添加有偏/仲钨酸铵以WO₃计2～10重量份的、偏钒酸铵以V₂O₅计0.2～2重量份。

所述制备方法中，纳米TiO₂的粒径为1～10μm，所述纳米SiO₂的粒径为1～10nm。

所述制备方法中助挤剂为硬脂酸或甘油。

本发明以TiO₂、SiO₂为主体，配合玻璃纤维、硬脂酸/甘油、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素以及田菁粉等原料制成的蜂窝状催化剂具有机械强度高、抗磨损等优点。在此基础上进一步添加WO₃前驱体偏/仲钨酸铵及V₂O₅前驱体偏钒酸铵可进一步提升该催化剂的催化活性，改善其耐高温性能。综合看来，与现有催化剂相比，本发明提供的催化剂具有如下优势：

①机械强度高，可以在较高的压力下运行；

②抗磨损强度强，能够适应含尘量高的烟气，使用寿命长；

③具有优良的孔结构和比表面孔容：＞0.25 cc/g，平均孔径：12～20nm；比表面积：＞55m²/g；

④稳定性强，可在不同的烟气温度条件下运行；

⑤耐高温，可在450℃下连续运行10小时以上；