[发明专利]交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联蒙脱土的催化剂，特别是涉及一种交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是最重要的空气污染物之一，是造成酸雨、光化学烟雾和臭氧层空洞的主要原因，对生态环境、工农业生产和人体健康产生巨大的危害。国家对NOx排放的控制越来越重视，并制定了严格的排放标准。自2012年1月1日起，所有新建火电机组氮氧化物排放量不得大于100毫克/立方米；自2014年1月1日起，重点地区所有火电投运机组氮氧化物排放量不得大于100毫克/立方米，非重点地区2003年以前投产的机组不大于200毫克/立方米。

催化剂是SCR技术的核心部分，决定了SCR系统的脱硝效率和经济性，其建设成本占烟气脱硝工程成本的20%以上，运行成本占30%以上。目前脱硝催化剂主要是以钛白粉为基材进行生产，但其价格昂贵。

蒙脱土是一种水合硅铝酸盐，具有类分子筛层状结构。经交联改性后（1）具有有较大的孔径(0.4~3.0nm)、大比表面积和规整的孔道结构，且孔径可调，有利于反应物、产物的扩散，减少内扩散对催化剂性能的影响。（2）能提供大量的酸中心，具有离子可交换性。（3）有较好的的水热稳定、分散性好、塑性好等。（4）我国蒙脱土资源丰富，储量居世界首位，且价格低廉，无毒不污染环境。至今并没有以蒙脱土为基材的蜂窝脱硝催化剂的研究和文献报告。

南开大学沈伯雄组以钛酸丁酯溶胶法制备了钛交联蒙脱土，通过浸渍法制备Mn-CeO /Ti-PILC催化剂，显示出大的比表面积和低温脱硝活性，180℃，脱硝效率达到83.1%。

中国专利CN102225335 A是以四氯化钛水解制备钛交联蒙脱土，离子交换法得到铜铈/钛交联蒙脱土催化剂，空速10000h^-1,NO含量500ppm条件下，在150~400℃，NO的脱除率在95%以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用蒙脱土替代大量的钛白粉来制备蜂窝式脱硝催化剂的方法，它用于解决现有催化剂成本高的问题。

本发明的目的在于提供一种交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案，一种交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂，配方比例按重量份计如下：蒙脱土1份、交联蒙脱土10~80份、钛白粉1~10份、活性组分1~10份和成型助剂4~15份；

将蒙脱土交联处理，然后将上述组分混炼挤出成型，经干燥和煅烧后即得产品交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂。

所述活性组分为偏钒酸铵、硫酸氧钒、钼酸铵、钨酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸银中的一种或多种的混合物。

所述成型助剂由1~3份胶粘剂、1~3份造孔剂、1~3份润滑剂和1~6份增强剂组成。

所述胶粘剂分为无机胶粘剂或有机胶黏剂；

无极胶黏剂具体为蒙脱土；有机胶粘剂具体为羟甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚环氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种或几种的混合物。

所述造孔剂为浆棉、活性炭或石墨中的一种或几种的混合物。

所述润滑剂为甘油、桐油或石蜡中的一种或几种的混合物。

所述增强剂为：玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维中的一种或几种的混合物。

所述交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，按重量份计包括以下步骤：

（1）蒙脱土交联处理：取1~10份蒙脱土浸渍到10~40份交联剂中以200~500r/min的速度搅拌处理16~30h，陈化过夜，110℃干燥、400~600℃煅烧4~8h、研磨，得到交联蒙脱土；干燥研磨后的粒度为d₉₀≤30μm,最好为d₉₀≤20μm；

（2）浆料的混炼：将蒙脱土1份、交联蒙脱土10~80份、钛白粉1~10份、活性组分1~10份和成型助剂4~15份，加入到捏合机中，再加入350~500份去离子水以200~1000r/min的转速搅拌混合1~3h，混合均匀，直到形成良好的浆料，备用；

（3）挤出成型：取步骤（2）得到的浆料在真空练泥机中混炼2~4遍，混炼温度为20~100℃，真空度至少为0.085MPa；然后置入液压挤出机中，挤出得到蜂窝式脱硝催化剂胚体，挤出压力为2~5Mpa；

（4）干燥和煅烧：取步骤（3）得到的蜂窝式脱硝催化剂胚体在25~80℃干燥24~240h；将干燥后的窝式脱硝催化剂胚体在200~600℃煅烧12~48小时；煅烧后降温至室温，切割后即得产品交联蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂。