[发明专利]一种高强度中温稀土脱硝催化剂型蓄热蜂窝陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度中温稀土脱硝催化剂型蓄热蜂窝陶瓷，本发明制备的脱硝催化剂，具备良好的机械强度、抗酸腐蚀能力、抗热震性能，可适应于燃煤锅炉、火电机组的空预器中，以取代空预器中换热原件考登钢，兼具良好的换热性能、脱硝活性和较宽的温度窗口。

背景技术

近年来，能源及与之相关的环境成为全世界各国最为关注的热点。我国由于人均能源资源短缺，环境容量有限，生态脆弱，将极大的制约我国的可持续发展。国内GDP 每年高速发展，能源消耗急骤增加，环境、生态日益恶化。节能降耗成为解决能源问题的一大主攻方向。据统计，国内的工业部门能源消耗量占全国能源总量的70％。其中工业窑炉是我国耗能大户，约占全国总能耗的25％，能源利用率低是造成工业炉耗能大的主要原因之一。

与发达国家的工业炉相比，国内的工业窑炉平均热效率要低20％左右，浪费的能源相当于2亿吨标准煤，可见工业窑炉节能潜力是十分巨大的。

目前工业窑炉中的空气预热器中所用的换热原件材质为考登钢，考登钢具有机械强度高、不易破损、换热速率快、热容大等优点，但是在使用过程中，考登钢表面的搪瓷易脱落，钢材裸漏以后非常容易被硫酸氢铵或结露而成的硫酸腐蚀，尤其是全国燃煤电厂在全面实施超低排放之后。为使脱硝处理后的氮氧化物浓度达到超低排放标准，目前，主流的降低NOx排放方法是，增加一层催化剂，这样会导致系统阻力、空气预热器阻力提高，SO₂向SO₃的转化率上升，气溶胶排放增加，导致氨逃逸增大、腐蚀及堵塞现象增加等。

空气预热器在使用过程中，换热元件缓慢转动，温度较高的烟气和冷空气交替流经换热元件，进行周期性的换热。在一个换热周期内，换热元件的温度周期性变化，选用稀土元素Ce、La作为活性组分，具有较宽的脱硝活性温度区间。

传统的钒钛系脱硝催化剂，活性温度窗口较窄（320～400℃），运行过程中易受SO₂中毒，低温下活性较低，且易产生硫铵，堵塞催化剂孔及空预器及下游设备，造成系统压降较大，增加引风机的用电成本等不利因素。

而且现有稀土基催化剂不具有蓄热功能，并且耐磨性差，活性温度范围窄，强度低，使用寿命短；使得应用范围受到极大局限，因此，我们迫切需要研究一种新型催化剂，以替代上述产品。

发明内容

本发明提供一种高强度中温稀土脱硝催化剂型蓄热蜂窝陶瓷，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明方案采用的技术方案是：一种高强度中温稀土脱硝催化剂型蓄热蜂窝陶瓷，其特征在于该脱硝催化剂主要由以下组分：TiC35～40份，Al2O370～80份、三氧化钨5～10份、SiO₂5～8份、硫酸钙晶须为10～15份、木浆棉2～3份、氮化硅2～4份、氯化聚乙烯3～6份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物3～5份、羟丙基甲基纤维素10～12份、邻苯二甲酸酯2～3份、单乙醇胺2～3份、硬脂酸1～3份经过泥料捏合，陈腐，挤出成型、干燥与煅烧、浸渍催化浆料、再次干燥与煅烧工序制备而成。

所述催化浆料由以下组分组成：莫来石5～8份、硝酸铁5～10份、硝酸锰5～15份、Al2O35～10份、磷酸二氢铵5～10份、聚二甲基硅氧烷0.5～2份、硬脂酸铝6～10份；硝酸钇3～5份、偏钨酸铵5～8份、硝酸铈5～8份，硝酸镧2～4份、钛酸酯偶联剂3份。

一种高强度中温稀土脱硝催化剂型蓄热蜂窝陶瓷，其制备方法包括以下步骤：

（1）泥料捏合：

i）称取TiC，Al2O3、三氧化钨、SiO₂、硫酸钙晶须为、硬脂酸、单乙醇胺、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物，20%氨水调节泥料pH，去离子水：粉料重量比为0.4～0.6，搅拌捏合20min左右，通过捏合及调节添加的去离子水、氨水调节泥料指标，泥料捏合（i）泥料水分目标值38～45%，pH目标值7.8～9.4；

ii）添加20%氨水0.5～1.5份，盖上搅拌机顶盖，边搅拌边加热升温至95℃以上，然后打开顶盖，蒸发浓缩泥料水分至泥料呈颗粒状，所述泥料水分目标值25～28%，pH目标值7.8～8.5；

iii）边搅拌边依次添加木浆棉，氮化硅，添加20%氨水，搅拌15min左右，所述泥料水分目标值29～34%，pH目标值8.1～9.2；

iv）依次添加氯化聚乙烯、羟丙基甲基纤维素，搅拌10min以上，所述泥料水分目标值28～32%，pH目标值8.1～9.0；