專利名稱：：選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑及制造方法，是關(guān)于發(fā)電廠燃煤鍋爐廢氣、水泥廠爐窯廢氣、垃圾焚燒爐廢氣等粉塵含量較高的廢氣(即煙氣)，基于選擇性催化還原(SCR)技術(shù)的蜂窩式脫硝催化劑，以及它的制造方法。
背景技術(shù)：
：目前，選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是發(fā)電廠燃煤鍋爐、水泥廠爐窯、垃圾焚燒爐等產(chǎn)生的煙氣中NOx最成功和應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。其中，脫硝催化劑是實施該技術(shù)的核心、關(guān)鍵部分，蜂窩式脫硝催化劑是脫硝催化劑的最主流產(chǎn)品形式之一。蜂窩式脫硝催化劑的基材為Ti02(鈦白粉)，活性成分為V205、W03,蜂窩單體整體擠壓成型，通體具有催化活性，微觀為孔隙結(jié)構(gòu)，在還原劑氨的作用下對流經(jīng)催化劑煙氣中氮氧化物(NOx)有害污染物實現(xiàn)選擇性催化還原，生成無害的氮氣和水。但是，在上述煙氣中，除含有氮氧化物等有害污染物之外，還含有大量粉塵。在催化劑的煙氣流入端，這些粉塵就會對催化劑的端部表層長期、頻繁產(chǎn)生沖刷和磨蝕，從而導(dǎo)致催化劑煙氣流入端磨損破裂及表層催化劑成分剝落。這樣，隨著運行時間的推移，就會影響催化劑的機械強度和脫硝效率，并會縮短催化劑的使用壽命。為減少催化劑煙氣流入端磨損，國際申請?zhí)朠CT/JP2007/068061公開了日立造船株式會社申請的專利"催化劑的制造方法以及利用該方法生產(chǎn)的催化劑"，該催化劑的制造方法是將含有催化成分的載體結(jié)構(gòu)體的端面部分在偏鎢酸銨或偏釩酸銨溶液中浸泡、干燥、再浸泡，然后焙燒，使催化劑端面硬化。通過這種方法制得的催化劑提高了催化劑端面的磨損強度，取得了良好效果，但是它還存在以下缺陷有待克服1、該方法需在干燥前和干燥后對催化劑結(jié)構(gòu)體端面各進行一次浸泡，再進行焙燒硬化處理，若干燥后不對催化劑結(jié)構(gòu)體端面再進行浸泡，使用時催化劑端面即會出現(xiàn)lmm的磨損深度，這樣制造工序復(fù)雜；2、浸泡所用的偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶液價格昂貴，制造出的催化劑成本較高；3、要想得到理想的磨損強度，由于偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶液特性的限制，在干燥催化劑結(jié)構(gòu)體時需用電爐或噴吹熱空氣進行干燥，而且干燥時間長，也導(dǎo)致了制造工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本提高
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題就是針對以上不足而提供一種制造工序簡單、成本較低，且磨損強度提高的催化劑，以及它的制造方法。其技術(shù)方案如下-本發(fā)明催化劑是將已經(jīng)含有催化劑成分的干燥單體鋸切后，按以下步驟制得(1)將單體一端端部在密度為1.41-1.45kg/L的鋁鹽水溶液中浸漬5-12秒；(2)用風(fēng)機吹氣15-25秒，將單體浸漬端部表面多余的硬化液吹干凈；(3)將浸漬硬化液后的單體放置在煅燒爐內(nèi)煅燒進行硬化處理，制得催化劑。為了提高催化劑的耐磨強度并保證硬化端不產(chǎn)生微裂紋，作為硬化液的磷酸二氫鋁水溶液密度保持在1.41-1.45kg/L范圍內(nèi)為宜。如果密度低于下限值，硬化液中有效成分濃度過低，在高溫硬化過程中大量水被蒸發(fā)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力會使硬化端產(chǎn)生微裂紋，使耐磨強度改善不大；如果密度超過上限值，硬化液中有效成分濃度過高，由于催化劑成分(Ti02、V205、W03)與硬化液有效成分在高溫煅燒過程中的收縮率差異，硬化端也會產(chǎn)生微裂紋，雖然不如硬化液密度過低時嚴重，但也要影響耐磨強度的改善。因此，硬化液密度保持在1.41-1.45kg/L范圍內(nèi)是恰當?shù)?。同時，要提高催化劑的耐磨強度并保證硬化端不產(chǎn)生微裂紋，催化劑單體端部在硬化液中的浸漬時間保持在5-12秒為宜。如果浸漬時間低于5秒，硬化液尚未完全滲入催化劑孔隙內(nèi)，催化劑耐磨強度提高不明顯；如果浸漬時間超過12秒，則催化劑孔隙內(nèi)硬化液過剩，在高溫硬化過程中過剩硬化液被蒸發(fā)產(chǎn)生的熱應(yīng)力同樣會使硬化端產(chǎn)生微裂紋。浸漬完成后還必須用空氣風(fēng)機將硬化端表面聚集的多余硬化液吹干凈，否則在高溫煅燒過程中會因為硬化端局部硬化液濃度過高而產(chǎn)生微裂紋。但風(fēng)機吹氣時間過長，會將已經(jīng)滲入催化劑內(nèi)部的硬化液中部分水吹走，相當于提高了硬化液的密度，使硬化端在高溫煅燒過程中產(chǎn)生微裂紋。實驗證明，吹氣時間以15-25秒為宜。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下有益效果'1、磷酸二氫鋁是一種無機粘結(jié)劑，利用它做成硬化液，通過浸漬和煅燒硬化處理工序?qū)⒂不褐械挠行С煞终辰Y(jié)在催化劑單體硬化端的表面并嵌入內(nèi)部孔隙中，在對催化劑進行干燥前只需浸漬一次即可達到理想的耐磨性能，簡化了工序，降低了生產(chǎn)成本，對含任何催化成分的催化劑單體均適用；2、磷酸二氫鋁原料低廉易得，用它制作成硬化液的成本僅為用偏鎢酸銨、偏釩酸銨水溶液作為硬化液成本的1/5至1/6;3、本發(fā)明在對催化劑浸漬后進行干燥時，只需向催化劑單體浸漬端部表面吹不用加熱的風(fēng)，將表面多余硬化液吹掉即可，干燥時間短，節(jié)省時間，節(jié)約生產(chǎn)成本；4、通過對催化劑進行粉塵加速磨蝕對比試驗，結(jié)果證明采用本發(fā)明方法制得的催化劑在催化劑單體端部表面幾乎看不到由粉塵引起的磨損，最大磨損僅為O.lmm左右，磨蝕率大部分在8%以下，最大磨蝕率在11%以下，硬化端幾乎沒有或僅有少量微裂紋。比用偏鎢酸銨、偏釩酸銨水溶液作為硬化液生產(chǎn)的催化劑磨損強度提高，能夠用于含有大量粉塵的煙氣脫硝而不致產(chǎn)生磨損。具體實施例方式下面，依據(jù)實施例對本發(fā)明作具體說明，但本發(fā)明的范圍不限于下述實施例實施例l將已經(jīng)含有催化劑成分(Ti02、V205、W03)的干燥單體(該干燥單體是將含有催化劑成分(Ti02、V205、W03)及液體物質(zhì)的捏合團擠壓成蜂窩單體，在115'C條件下充分干燥而得，其制造方法是現(xiàn)有技術(shù)。)鋸切成規(guī)定長度(根據(jù)不同脫硝工程項目煙氣條件的不同要求，一般是600-1300mm)后，按下列步驟制造催化劑(1)將單體一端端部20-30mm在密度為1.43kg/L的磷酸二氫鋁硬化液中浸漬7秒；(2)取出單體，靜置8秒；(3)用壓縮空氣風(fēng)機吹氣20秒，將單體浸漬端部表面多余的硬化液吹干凈；(4)將浸漬硬化液后的單體放置在煅燒爐內(nèi)升溫至50(TC煅燒4小時進行硬化處理，制得催化劑。實施例2將硬化液密度調(diào)整為1.45kg/L，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例3將硬化液密度調(diào)整為1.42kg/L，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例4將硬化液密度調(diào)整為1.41kg/L，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例5將浸漬時間調(diào)整為5秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例6將浸漬時間調(diào)整為9秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例7將浸漬時間調(diào)整為11秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例8將風(fēng)機吹氣時間調(diào)整為15秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例9將風(fēng)機吹氣時間調(diào)整為18秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。實施例10將風(fēng)機吹氣時間調(diào)整為25秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。比較例1(硬化液密度低于規(guī)定密度范圍下限要求)將硬化液密度調(diào)整為1.35kg/L，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。比較例2(硬化液密度高于規(guī)定密度范圍上限要求)將硬化液密度調(diào)整為1.49kg/L，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。比較例3(硬化浸漬時間沒有滿足規(guī)定浸漬時間下限要求)將浸漬時間調(diào)整為3秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。比較例4(風(fēng)機吹氣時間沒有滿足規(guī)定吹氣時間下限要求)，將風(fēng)機吹氣時間調(diào)整為10秒，其他條件和硬化處理與實施例1一樣，制得催化劑。比較例5(單體干燥鋸切后不經(jīng)端部浸漬而直接高溫煅燒)將干燥鋸切后含有催化劑成分(Ti02、V205、W03)的蜂窩單體，不通過磷酸二氧鋁水溶液端部浸漬工序，直接放置在煅燒爐內(nèi)升溫至50(TC煅燒4小時，制得催化劑。比較例6(用偏釩酸銨水溶液、偏鎢酸銨水溶液作硬化液替代)將擠壓成型并經(jīng)170'C干燥40分鐘、500'C條件下煅燒3小時后已經(jīng)含有催化劑成分的蜂窩單體，在3.88克分子/L的偏釩酸銨水溶液中浸漬30分鐘，取出單體在220'C條件下干燥2小時。將干燥后的單體端部10mm在3:88克分子/L的偏鎢酸銨水溶液中浸漬5秒鐘，取出單體在220°C條件下干燥2小時。在重復(fù)浸漬偏鎢酸銨水溶液及干燥處理后，將單體放在400'C條件下煅燒30分鐘，進行催化劑端面的硬化處理并制得催化劑。將按照實施例110和比較例16制作的催化劑放置在含有粉塵的壓縮空氣試驗裝置中，對上述催化劑進行粉塵沖刷加速磨損試驗，并比較各種催化劑被粉塵沖刷后所產(chǎn)生的磨蝕深度(mm)及磨蝕率(重量損失％)。在上述磨蝕試驗中，流入催化劑硬化端的壓縮空氣流速LV為40m/s，粉塵含量為n0g/m3，溫度為室溫，催化劑曝露于含有粉塵的壓縮空氣中的沖刷時間為30分鐘，并把該時間定為相當于催化劑在實際煙氣處理裝置情況下2000小時的沖刷時間。試驗結(jié)果將上述各種催化劑磨蝕試驗結(jié)果及磨蝕前硬化端微裂紋情況列于下面表1:表l:各種催化劑磨蝕試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表1所示，利用本發(fā)明實施例110生產(chǎn)的催化劑，在催化劑單體端部表面幾乎看不到由粉塵引起的磨損，最大磨損僅為O.lmm左右，磨蝕率大部分在8%以下，最大磨蝕率在11%以下，硬化端幾乎沒有或僅有少量微裂紋。在將磷酸二氫鋁水溶液密度調(diào)整為1.35kg/L、1.49kg/L的比較例1、2，或者將浸漬時間減少為3秒的比較例3，或者將風(fēng)機吹氣時間減少為IO秒的比較例4中，都看到了O.lmm以上的磨損，磨蝕率超過了13%,硬化端產(chǎn)生較多或大量微裂紋。但在催化劑單體端面沒有經(jīng)過浸漬硬化液處理的比較例5中，端面磨損達0.5mm以上，磨蝕率達20%以上。而在用偏釩酸銨水溶液和偏鎢酸銨水溶液替代磷酸二氫鋁水溶液作為硬化液的比較例6中，可以看到催化劑端面的磨損深度、磨蝕率以及硬化端產(chǎn)生微裂紋的情況都與實施例1-3、6-7及9相當。根據(jù)上述試驗可以確認，利用本發(fā)明的方法能制造磨損強度提高的催化劑。而且可以確認，浸漬液的密度在1.41-1.45kg/L、浸漬時間在5-12秒、風(fēng)機吹氣時間在15-25秒范圍內(nèi)為宜。權(quán)利要求1、一種選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑，其特征在于它是將已經(jīng)含有催化劑成分的干燥單體鋸切后，按以下步驟制得(1)將單體一端端部在密度為1.41-1.45kg/L的鋁鹽水溶液中浸漬5-12秒；(2)用風(fēng)機吹氣15-25秒，將單體浸漬端部表面多余的硬化液吹干凈；(3)將浸漬硬化液后的單體放置在煅燒爐內(nèi)煅燒進行硬化處理，制得催化劑。2、一種選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑的制造方法，其特征在于包括以下步驟-(1)將已經(jīng)含有催化劑成分的干燥單體鋸切后，將單體一端端部在密度為1.41-1.45kg/L的鋁鹽水溶液中浸漬5-12秒；(2)用風(fēng)機吹氣15-25秒，將單體浸漬端部表面多余的硬化液吹千凈；(3)將浸漬硬化液后的單體放置在煅燒爐內(nèi)煅燒進行硬化處理，制得催化劑。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑的制造方法，其特征是鋁鹽水溶液選用磷酸二氫鋁溶液。全文摘要選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑及制造方法，涉及選擇性催化還原(SCR)技術(shù)的蜂窩式脫硝催化劑，以及它的制造方法。本發(fā)明催化劑是將已經(jīng)含有催化劑成分的干燥單體鋸切后，按以下步驟制得(1)將單體一端端部在密度為1.41-1.45kg/L的鋁鹽水溶液中浸漬5-12秒；(2)用風(fēng)機吹氣15-25秒，將單體浸漬端部表面多余的硬化液吹干凈；(3)將浸漬硬化液后的單體放置在煅燒爐內(nèi)煅燒進行硬化處理，制得催化劑。本發(fā)明方法制造工序簡單、成本較低，且催化劑的磨損強度得到提高。文檔編號B01J33/00GK101428240SQ20081014780公開日2009年5月13日申請日期2008年12月9日優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日發(fā)明者冷洪川,艾生炳申請人:成都東方凱特瑞環(huán)保催化劑有限責(zé)任公司