[发明专利]一种利用失效陶瓷催化滤管制备蜂窝脱硝催化剂的工艺

说明书

本发明提供了一种利用失效陶瓷催化滤管制备蜂窝脱硝催化剂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将失效陶瓷滤管的表面粉尘清除，然后进行破碎，得到催化纤维棉备用；步骤二、将催化纤维棉与纳米钛白粉、偏钒酸铵、钼酸铵进行混炼、捏合，得到具有催化功能的泥料；步骤三、将催化泥料进行过滤、真空挤出得到催化剂蜂窝坯体；步骤四、将蜂窝坯体经过烘干、煅烧与断面切割得到最终产品。本发明实现了失效陶瓷滤管的梯级利用，大大减少了固体危废的产生，降低了环保运行成本。

技术领域

本发明属于陶瓷滤芯领域，具体涉及一种利用失效陶瓷催化滤管制备蜂窝脱硝催化剂的工艺。

背景技术

陶瓷纤维催化滤管具有尘、硝、二噁英、VOCs等污染物一体化脱除的特点，在玻璃、焦化、生物质发电、垃圾焚烧等领域应用广泛，且具有使用寿命长的优点，成为当前最有应用前景的产品与技术。但陶瓷催化滤管长时间使用过程中粉尘在表面渗透导致孔隙率降低，使得陶瓷催化滤管压降逐步升高，整个烟气净化系统的末端风机动力消耗增加，超出风机承压范围；且滤管中所植入的催化剂活性组分存在部分流失，导致该陶瓷催化滤管面临更换。

从现有的滤管使用量来看，每年陶瓷纤维催化滤管使用量超过20万只（2000-3000吨/年）且使用量呈逐年增加趋势，使用寿命在5年左右，从2022年开始，已经逐步出现了滤管的更换，所更换的滤管中除原有的陶瓷纤维外，还有高钒含量的脱硝催化剂。而且由于滤管使用过程中表面致密层对粉尘拦截效果好，对骨架中的催化剂起到了保护作用。

经过高温使用后的陶瓷纤维催化滤管主要成分为：1）陶瓷短纤维、二氧化硅、钒钛催化剂等成分，长期高温使用会导致滤管刚性变强变脆，在搬运与拆卸过程中极易损坏。CN202011103079.2 提到了失活催化陶瓷滤管的再生方法和设备，依次对失活催化陶瓷滤管进行清灰、清洗，清洗包括酸洗；将催化剂活性液喷涂至清灰、酸洗处理后的失活催化陶瓷滤管。该方法借鉴了蜂窝脱硝催化剂的再生方法对陶瓷催化滤管进行再生，存在缺陷。首先，难以将滤管表面孔隙粉尘进行清除，低压降性能难以得到恢复。而且采用酸洗的方式，是针对直接接触型催化剂与粉尘发生固相反应导致脱硝催化剂中毒的体系，通过酸洗将粉尘中带来的碱性物质从催化剂表面进行清除之后，重新负载活性组分，使催化剂活性得到恢复；且在拆卸搬运过程中，滤管的损坏率是需要重点考虑的因素。

因此，陶瓷催化滤管经过长周期高温下使用，其性能出现劣化主要源于两个方面：1）细微粉尘在滤管表面孔隙中渗透，导致表面孔隙率降低；2）滤管上负载的催化剂在长周期高温使用过程中活性组分升华或流失。而传统的催化剂洗涤再生方法难以解决失效陶瓷催化滤管的再生问题，且陶瓷滤管使用后强度较差，用酸洗涤过程中容易破坏滤管的整体结构。

到目前为止，尚未有大批量的陶瓷催化滤管更换的案例，因此，失效废弃催化滤管并未有相应的再生技术报道很少，更不存在成熟的处理技术，大多零散更换的陶瓷催化滤管均采用填埋的方式进行处理。该废弃滤管直接填埋不仅造成资源浪费，也产生二次污染。因此，开发废弃陶瓷纤维滤管的梯级利用方法，是极具应用前景的一项课题。

而蜂窝脱硝催化剂的制备专利报道很多，CN201310435641.5报道了一种勇偏钒酸铵、钛白粉混炼挤出、烘干煅烧制备蜂窝脱硝催化剂的工艺；CN201410168161.1报道了一种400-600℃涂敷分子筛蜂窝催化剂的制备方法；CN201410353423.1报道了二氧化钛、氧化钨、硅粉、氨水、润滑剂、偏钒酸铵、增塑剂、粘结剂等混炼挤出成型制备的蜂窝脱硝催化剂。CN201510394283.7报道了一种基于偏钛酸为原料的蜂窝催化剂制备方法。上述这些蜂窝催化剂专利大都是基于混料、挤出、烘干、煅烧、切割得到蜂窝状催化剂，是以纳米级TiO2为载体，通过在混炼过程中添加偏钒酸铵、钨酸铵等作为活性组分与助剂，玻璃纤维作为增强剂，通过陈化过程实现活性组分的分散。且通过烘干煅烧，使催化剂发生弱烧结，使催化剂具备一定的强度，满足应用要求。但上述蜂窝催化剂制备方法不仅原材料成本高、而且烘干过程容易开裂、煅烧过程容易使催化剂表面积降低，从而影响其催化活性，特别是在低温下的脱硝活性受到抑制。

发明内容