專利名稱：一種用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣凈化的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，人類活動向大氣中排放的氮氧化物(NOx)越來越多。NOx可以引起酸雨和光化學(xué)煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境和損害人類健康的一系列問題。因此，如何有效地去除NOx已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中一個十分令人關(guān)注的問題。
目前人們采用減小NOx排放的措施，主要分為兩種即燃燒控制和燃燒后控制。其中燃燒后控制中的煙氣選擇性催化還原法(SCR)，由于具有成本低和效率高的特點而被廣泛采用。為了使NOx轉(zhuǎn)化為氮氣，必須加入還原劑。目前在固定燃燒裝置上使用最為普遍的是利用氨作為還原劑，NH3選擇性地和NOx反應(yīng)的公式如下
在反應(yīng)過程中，NH3可以選擇性地和NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，因此被成為“選擇性”。通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在250℃～450℃的溫度范圍內(nèi)，在NH3/NO＝1(物質(zhì)的量比)的條件下，達(dá)到80％～90％的脫硝率?，F(xiàn)有技術(shù)中，常用的催化劑普遍使用二氧化鈦為載體、五氧化二釩為活性成分并添加氧化鎢的三元組分。這種催化劑最早是在二十世紀(jì)七十年代的日本發(fā)明出來，其優(yōu)點是脫硝活性高且副反應(yīng)小。但是，這種催化劑的制造成本較高，而且在惡劣的工作環(huán)境下使用容易中毒失效，因此必須定期更換，更換時間一般為一到五年。如果SCR脫硝反應(yīng)發(fā)生在含有SO2的煙氣中，SO2會在此種催化劑的作用下被氧化成SO3。因為SO3可以和煙氣中的水以及NH3反應(yīng)，從而生成硫酸氨和硫酸氫氨。而這些硫酸鹽沉積會集聚在催化劑的表面，從而導(dǎo)致催化劑脫硝活性的降低。正是由于這種SCR脫硝工藝的高昂成本、不可靠性及抗SO2性能差的缺陷，妨礙了它的大規(guī)模應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法。它利用廢棄的鍋爐粉煤灰為載體，加載金屬氧化物作為活性成分，制備成選擇性催化還原脫硝催化劑，使工藝成本降低、可靠性提高并且抗SO2性能良好。
為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)。
一種用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，包括如下步驟①飛灰成型將鍋爐粉煤灰顆粒和添加劑混合攪拌、靜置后，送入預(yù)處理釜內(nèi)，利用高溫高壓水蒸氣對混合物進(jìn)行成型活化預(yù)處理，再經(jīng)過對飛灰固體型塊的破碎和篩分得到成型飛灰顆粒；②酸處理用高濃度強酸浸泡成型飛灰顆粒后，用蒸餾水沖洗過濾出來的成型飛灰顆粒至中性，再送入干燥箱經(jīng)過一次干燥生成飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體；③浸漬擔(dān)載將飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入金屬氧化物鹽溶液中，使金屬氧化物作為活性成分擔(dān)載到飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體上，再經(jīng)過干燥箱的二次干燥和煅燒爐的煅燒制成選擇性催化還原脫硝催化劑。
按上述的技術(shù)方案，所述添加劑由石灰和石膏粉末、普通硅酸鹽水泥和三氧化二鋁粉末顆粒組成。
按上述的技術(shù)方案，所述粉煤灰顆粒和添加劑中各組成成分的比例為粉煤灰顆粒80％～82％、石灰和石膏粉末15％～16％、普通硅酸鹽水泥3％～4％、三氧化二鋁粉末顆粒0.04％～1％。
按上述的技術(shù)方案，所述粉煤灰顆粒和添加劑混合物靜置的時間為30～60分鐘。
按上述的技術(shù)方案，所述高溫高壓水蒸氣的溫度為850～950℃，壓力為80～100個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
按上述的技術(shù)方案，所述粉煤灰顆粒和添加劑混合物在預(yù)處理釜內(nèi)的成型活化預(yù)處理時間大于8個小時。
按上述的技術(shù)方案，所述篩分后的成型飛灰顆粒的粒徑范圍為0.3～1毫米。
按上述的技術(shù)方案，所述高濃度強酸為濃度＞99.9％的硝酸溶液。
按上述的技術(shù)方案，所述硝酸溶液和成型飛灰顆粒的材料配比為每5毫升硝酸溶液配1克成型飛灰顆粒。
按上述的技術(shù)方案，所述硝酸溶液與浸泡成型飛灰顆粒攪拌時的溫度在50～90℃之間，酸處理時間為30～60分鐘。
按上述的技術(shù)方案，所述一次干燥的溫度為200～400℃，一次干燥的時間大于3個小時。
按上述的技術(shù)方案，所述金屬氧化物鹽溶液為未飽和的硝酸銅溶液。
按上述的技術(shù)方案，所述飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入硝酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢韬笤谑覝叵碌慕輹r間為1個小時。
按上述的技術(shù)方案，所述金屬氧化物作為活性成分擔(dān)載到飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體上的質(zhì)量為1％、5％或10％。
按上述的技術(shù)方案，所述二次干燥的溫度為120℃。
按上述的技術(shù)方案，所述煅燒溫度為300～400℃，煅燒時間為3個小時以上。
長期以來鍋爐粉煤灰是我國工業(yè)燃煤鍋爐燃燒產(chǎn)生的主要固體廢棄物，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。過去，對鍋爐粉煤灰廢棄物的常用處理方法是采用填埋或者用來制備建筑材料。但前者會引起環(huán)境隱患，而后者帶來的效益又十分有限。在本發(fā)明中使用鍋爐粉煤灰作為載體，按照上述的步驟制備成選擇性催化還原脫硝催化劑，不僅將廢棄物進(jìn)行了有效利用，還降低了SCR脫硝工藝的成本、消除了環(huán)境隱患。通過實驗測試表明，將該催化劑在固定床活性反應(yīng)裝置中應(yīng)用于氨法SCR脫硝時的催化活性具有高于90％的脫硝率，且可保持長時間的連續(xù)催化脫硝活性。實驗測試還證明，此種飛灰改性載體擔(dān)載氧化銅SCR脫硝催化劑具有較好的抗SO2性能。在工作溫度高于280℃時，本發(fā)明催化劑可以在保證催化脫硝率高于90％的情況下，連續(xù)工作100小時以上。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步的說明。


附圖為本發(fā)明的制備流程圖。
具體實施例方式
參看圖1，本發(fā)明方法的步驟如下①飛灰成型將煤粉燃燒鍋爐尾部除塵裝置中的粉煤灰、添加劑中的石灰和石膏粉末、普通硅酸鹽水泥和三氧化二鋁粉末顆粒按照質(zhì)量比例分別為80％～82％、15％～16％、3％～4％和0.04％～1％進(jìn)行混合，其目的是為了有效增加飛灰的比表面積和增加飛灰微孔的數(shù)目。將攪拌后的混合物靜置30～60分鐘后，送入預(yù)處理釜內(nèi)，利用溫度為850～950℃、壓力為80～100個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的高溫高壓水蒸氣對混合物進(jìn)行8個小時以上的成型活化預(yù)處理。將成型后的飛灰固體型塊進(jìn)行機械破碎并篩分，得到粒徑范圍在0.3～1毫米之間的成型飛灰顆粒。
②酸處理為了要將成型飛灰顆粒作為SCR催化劑的載體，還需要進(jìn)一步改善它的微孔結(jié)構(gòu)，使之更利于氨法SCR脫硝反應(yīng)。因此，在50～90℃的溫度下，用濃度＞99.9％的硝酸溶液浸泡成型飛灰顆粒1小時，它們之間的材料配比為每5毫升濃硝酸溶液配1克成型飛灰顆粒。然后，對用過濾裝置過濾出來的成型飛灰顆粒使用大約為其兩倍體積的蒸餾水進(jìn)行3次以上的沖洗，直至成為中性。再送入溫度為200～400℃的干燥箱進(jìn)行3個多小時的一次干燥，生成飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體。
③浸漬擔(dān)載常溫下，將飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入氧化銅對應(yīng)的未飽和硝酸銅溶液中1小時，使金屬氧化銅作為活性成分擔(dān)載到飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體上。然后送入溫度為120℃的干燥箱進(jìn)行二次干燥，再在300～400℃的煅燒爐內(nèi)煅燒3個小時以上，使得載體上的硝酸鹽分解生成氧化銅活性物。最終制成選擇性催化還原脫硝催化劑。
權(quán)利要求
1.一種用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于包括如下步驟①飛灰成型將鍋爐粉煤灰顆粒和添加劑混合攪拌、靜置后，送入預(yù)處理釜內(nèi)，利用高溫高壓水蒸氣對混合物進(jìn)行成型活化預(yù)處理，再經(jīng)過對飛灰固體型塊的破碎和篩分得到成型飛灰顆粒；②酸處理用高濃度強酸浸泡成型飛灰顆粒后，用蒸餾水沖洗過濾出來的成型飛灰顆粒至中性，再送入干燥箱經(jīng)過一次干燥生成飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體；③浸漬擔(dān)載將飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入金屬氧化物鹽溶液中，使金屬氧化物作為活性成分擔(dān)載到飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體上，再經(jīng)過干燥箱的二次干燥和煅燒爐的煅燒制成選擇性催化還原脫硝催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述添加劑由石灰和石膏粉末、普通硅酸鹽水泥和三氧化二鋁粉末顆粒組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述粉煤灰顆粒和添加劑中各組成成分的比例為粉煤灰顆粒80％～82％、石灰和石膏粉末15％～16％、普通硅酸鹽水泥3％～4％、三氧化二鋁粉末顆粒0.04％～1％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述粉煤灰顆粒和添加劑混合物靜置的時間為30～60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述高溫高壓水蒸氣的溫度為850～950℃，壓力為80～100個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述粉煤灰顆粒和添加劑混合物在預(yù)處理釜內(nèi)的成型活化預(yù)處理的時間大于8個小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述篩分后的成型飛灰顆粒的粒徑范圍為0.3～1毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述高濃度強酸為濃度＞99.9％的硝酸溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述硝酸溶液和成型飛灰顆粒的材料配比為每5毫升硝酸溶液配1克成型飛灰顆粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述硝酸溶液與成型飛灰顆粒攪拌時的溫度在50～90℃之間，酸處理時間為30～60分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述一次干燥的溫度為200～400℃，一次干燥的時間大于3個小時。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述金屬氧化物鹽溶液為未飽和的硝酸銅溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入硝酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢韬笤谑覝叵碌慕輹r間為1個小時。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述金屬氧化物作為活性成分擔(dān)載到飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體上的質(zhì)量為1％、5％或10％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述二次干燥的溫度為120℃。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或15所述的用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，其特征在于，所述煅燒溫度為300～400℃，煅燒時間為3個小時以上。
全文摘要
一種用鍋爐粉煤灰制備選擇性催化還原脫硝催化劑的方法，涉及煙氣凈化的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。它包括如下步驟①將粉煤灰顆粒和添加劑混合攪拌后，送入預(yù)處理釜內(nèi)進(jìn)行成型活化預(yù)處理，再對飛灰固體型塊進(jìn)行破碎和篩分得到成型飛灰顆粒；②用高濃度強酸浸泡成型飛灰顆粒后，用蒸餾水沖洗過濾出來的成型飛灰顆粒至中性，再經(jīng)過一次干燥生成飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體；③將飛灰改性SCR脫硝催化劑的載體浸入金屬氧化物鹽溶液中，再經(jīng)過二次干燥和煅燒制成選擇性催化還原脫硝催化劑。本發(fā)明利用廢棄的鍋爐粉煤灰為載體，加載金屬氧化物作為活性成分，制備成選擇性催化還原脫硝催化劑，使工藝成本降低、可靠性提高并且抗SO
文檔編號B01D53/56GK1607027SQ200310100420
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者宣小平, 姚強, 趙旭東, 曹慧芳 申請人:清華大學(xué), 清華同方股份有限公司