[发明专利]适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂及其制备方法，使用该种方法制备的蜂窝式脱硝催化剂在烟气含尘量高达30~55g/Nm³时仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗灰堵抗中毒性能，属于催化技术领域。

背景技术

随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，单纯的低氮燃烧技术已无法满足现行排放标准的要求，选择性催化还原（SCR）技术因其高效可靠的脱硝性能已开始在国内燃煤电厂应用。SCR的主要原理是以NH₃为还原剂，在脱硝催化剂的作用下，选择性地将NO_x还原成N₂。

目前应用最广泛的是钒钨钛催化剂，由于其催化剂活性温度较高，范围在300~430℃左右，因而在火电厂应用采用高含尘布置方式，即布置在锅炉省煤器之后、空预器之前。在这个位置上虽然催化剂有较高的活性和抗硫抗水性能，但所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、粉尘吸附的重金属浓度较高等，使得催化剂处于易磨损、易堵塞、易中毒的条件下，使得催化剂需要频繁的日常维护（如吹灰清洁），并大大缩短了使用寿命，增大了运行成本。江苏龙源催化剂有限公司发明的催化剂边缘硬化液很好地解决了催化剂在高含尘烟气条件下的易磨损问题（专利号CN101474581），为了继续解决SCR脱硝催化剂在高含尘烟气条件下存在的易堵塞和易中毒的情况，本发明研究了一种适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供了一种适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，使用该方法制备的脱硝催化剂孔径不小于6.4mm，具有二次微结构和合理的孔径分布，表面光滑，摩擦系数小，不利于粉尘在催化剂表面的附着，减少了催化剂在高含尘烟气条件下的堵灰和中毒风险，使得蜂窝式催化剂在烟气含尘量高达30~55g/Nm³时仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗灰堵抗中毒性能，提高了脱硝催化剂在高含尘烟气条件下的适应性。

按照本发明提供的技术方案，适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，按重量份计步骤为：

（1）偏钒酸铵溶液的制备：称取偏钒酸铵2.6~5.2份，在70~90℃将称取的偏钒酸铵搅拌溶解于含有1~2.6份乙醇胺的水溶液中；所述乙醇胺的水溶液浓度为0.1~5g/mL；

（2）金属盐类溶液的制备：取金属盐类0~10份溶解于0~80份的去离子水中；

（3）一次混合：称取纳米级钛钨粉80~95份，在其中加入2~5份表面活性剂，90~100份去离子水，加热到70~90℃，保持恒温的同时搅拌20~40min使混合物成颗粒状，再在其中加入3~15份玻璃纤维，搅拌均匀后加入步骤（1）制备的偏钒酸铵溶液、步骤（2）制备的金属盐类溶液和5~10份施胶剂，混合后加热到70~90℃，保持恒温同时搅拌均匀至混合物成颗粒状，形成一次微结构；

（4）一次挤出干燥和煅烧：将步骤（3）得到的一次微结构在挤出机上挤出成条块状；将其在50~70℃条件下干燥8~20h，然后在300~400℃条件下煅烧4~8h，得到煅烧后的固体；

（5）二次混合：将步骤（4）得到的固体粉碎，在其中加入5~15份胶黏剂，5~10份施胶剂，1~5份润滑剂，搅拌均匀至混合物成颗粒状，形成二次微结构；

（6）二次挤出干燥和煅烧：将步骤（5）得到的二次微结构在前端装有催化剂模具的挤出机上进行热挤出成蜂窝状固体；将其在50~70℃条件下干燥5~10h，然后在100~120℃的温度条件下干燥8~12h；最后在550~700℃条件下煅烧4~8h，得到产品适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂。

所述产品中的有效成分配方比例按重量份计如下：TiO₂70~90份，WO₃3~10份，V₂O₅2~4份，金属氧化物0~10份，玻璃纤维3~15份。

所述金属盐类为Ni、Sr、Co、Cr和Cu的硝酸盐或醋酸盐中的一种或几种的混合物。

所述表面活性剂为烷基二甲基甜菜碱，烷基二甲基磺乙基甜菜碱和十二烷基氨基丙酸钠中的一种或几种的混合物，其主要是润滑作用，配合挤出工艺。

所述施胶剂为乳液松香，纤维素反应胶和AKD乳液中的一种或几种的混合物。

所述胶黏剂为纤维素酯，聚乙烯醇，环氧树脂和聚丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。