CN106975482A - 脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硝催化剂及其制备方法。其中，该制备方法包括以下步骤：锰活性组分合成，钒浸渍液制备，载体、锰活性组分、钒浸渍液混合研磨，喷雾干燥，焙烧得到脱硝催化剂。应用本发明的技术方案，生产流程短、设备利用率高、生产效率高、劳动强度小、生产能耗低；并且制备得到的催化剂能够长期稳定使用。

Description

脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学技术领域，具体而言，涉及一种脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
NOx是酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等一系列生态环境问题的元凶之一，NOx亦是雾霾形成的诱因之一，NOx、SOx是PM2.5的前驱物，由其转变而来的PM2.5占总量的40％～50％。
我国的NOx主要来源于工业排放，主要集中于火电、钢铁(包括焦化)、水泥、玻璃及其它行业。火电行业作为我国能源消耗和污染物排放的大户，约占全国排放总量的40％，长期以来一直是我国工业污染源领域防治的重点。“十三五”期间，超低排放仍是电力行业大气污染控制的主基调。虽然火电行业NOx的治理已取得阶段性成功，但雾霾日益严重，大气污染企业逐渐被列入了排污治理的范围，例如焦化行业、水泥行业、日用玻璃行业、生物质行业等。
由于技术局限性，焦化行业、水泥行业、日用玻璃行业、生物质等行业，目前仍没有可长期稳定使用的脱硝催化剂。
发明内容
本发明旨在提供一种脱硝催化剂及其制备方法，以提供一种能够长期稳定使用的脱硝催化剂。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种脱硝催化剂的制备方法。该制备方法包括以下步骤：锰活性组分合成，钒浸渍液制备，载体、锰活性组分、钒浸渍液混合研磨，喷雾干燥，焙烧得到脱硝催化剂。
进一步地，锰活性组分合成包括：1)将高锰酸钾和硝酸锰加入水中溶解，得到第一浆液；2)将第一浆液加热至100～120℃，保持10h～16h，得到第二浆液；3)将第二浆液进行过滤，得到锰活性组分。
进一步地，3)具体包括：将第二浆液移至纽克多功能过滤机进行过滤洗涤，洗涤3～6次。
进一步地，1)中高锰酸钾、硝酸锰和水的质量比为10：17：320。
进一步地，载体为钛钨粉。
进一步地，钒浸渍液为偏钒酸铵水溶液，钒浸渍液的质量百分浓度为0.65％～1.94％。
进一步地，将载体、锰活性组分和钒浸渍液以质量比为92～98：1～5：200进行混合，研磨1h～2h。
进一步地，将研磨完成的浆液在110℃～180℃下进行喷雾干燥，干燥时长1h～2h。
进一步地，将干燥完成的产物，在台车炉中，500℃～650℃焙烧6h。
应用本发明的技术方案，生产流程短、设备利用率高、生产效率高、劳动强度小、生产能耗低；并且制备得到的催化剂能够长期稳定使用，在180℃～380℃的温度区间内均可达到90％以上的脱硝效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例1中脱硝催化剂的制备流程示意图；以及
图2示出了根据本发明对比例1中脱硝催化剂的制备流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了提供一种长期稳定使用的脱硝催化剂，提高SCR(选择性催化还原技术)脱硝催化剂的适用范围，本申请人开发了一种同时具有反应温度区间宽、抗碱金属的脱硝催化剂，该催化剂在180℃～380℃的温度区间内均可达到90％以上的脱硝效率。
该催化剂以钒、锰的氧化物为活性成分，二氧化钛为载体，钨、钼、钴、铁、铈、镧、镨、铜中的一种或几种为助剂(钒：锰：助剂：载体的质量比例为：1～3：1～5：6-10：82～92，另外此处的元素均指其氧化物，其中助剂可以是含在已知或市售的载体中，不必另外添加)。原工业化生产工艺：锰活性组分合成，洗涤，干燥，焙烧，研磨；载体、锰活性组分混合，钒浸渍液浸渍，催化剂干燥、焙烧、研磨。需进行两次干燥焙烧研磨，生产工序复杂，重复工序多，生产效率低，设备投入大，生产成本高。原生产工艺中锰活性组分单独制备，可严格控制活性粉体的粒度，保证其与钛钨粉的混合均匀性及钒活性粉体浸渍的均匀性。
为了解决上述工艺的技术问题，根据本发明一种典型的实施方式，提供一种脱硝催化剂的制备方法。该制备方法包括以下步骤：锰活性组分合成，钒浸渍液制备，载体、锰活性组分、钒浸渍液混合研磨，喷雾干燥，焙烧得到脱硝催化剂。
本发明的技术方案，也能保证锰活性组分与钛钨粉的混合均匀性及钒活性粉体浸渍的均匀性，且生产流程短、设备利用率高、生产效率高、劳动强度小、生产能耗低；并且制备得到的催化剂能够长期稳定使用，在180℃～380℃的温度区间内均可达到90％以上的脱硝效率。
优选的，锰活性组分合成包括：1)将高锰酸钾和硝酸锰加入水中溶解，得到第一浆液；2)将第一浆液加热至100～120℃，保持10h～16h，得到第二浆液；3)将第二浆液进行过滤，得到锰活性组分。
优选的，3)具体包括：将第二浆液移至纽克多功能过滤机进行过滤洗涤，洗涤3～6次，除去原料中带入的可溶性杂质及反应生成的其它可溶性盐。优选的，1)中高锰酸钾、硝酸锰和水的质量比为10：17：320。在此比例范围内，可保证原料充分溶解。
根据本发明一种典型的实施方式，载体为钛钨粉(市售的钛钨粉含有助剂)。
根据本发明一种典型的实施方式，钒浸渍液为偏钒酸铵水溶液，优选的，钒浸渍液的质量百分浓度为0.65％-1.94％，在此比例范围内，在保证催化剂活性的同时，可避免较高的二氧化硫氧化率。
优选的，将载体、锰活性组分和钒浸渍液以质量比为92～98：1～5：200进行混合，研磨1h～2h。在此比例范围内，在此范围内可保证浆料的均匀性及流动性，避免引起下一道工序喷雾***的堵塞。
优选的，将研磨完成的浆液在110℃～180℃下进行喷雾干燥，干燥时长1h～2h。在此温度范围内，可控制物料温度不超过120℃，避免干燥过程物料温度过高引起的产品性质变化。
优选的，将干燥完成的产物，在台车炉中，500℃～650℃焙烧6h。在此温度区间内制备的催化剂的稳定性好。下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
本实施例所述为改进后催化剂的生产工艺，如图1所示，主要包括：锰活性组分合成，过滤、洗涤，钒浸渍液制备，载体、锰活性组分、钒浸渍液混合研磨，喷雾干燥，焙烧，及催化剂包装。具体步骤如下：
1)分别称取31.6kg高猛酸钾、53.69kg硝酸锰加入搅拌罐中，对应加入高猛酸钾和硝酸锰分别加入500L水(未特别说明，水均指去离子水)，搅拌使之完全溶解。
2)将高锰酸钾溶液与硝酸锰溶液转移至反应釜中，给反应釜加热温度升至100～120℃，保持10h～16h。
3)将浆液移至纽克多功能进行过滤洗涤，洗涤3～6次。
4)按照载体、锰活性组分和钒浸渍液质量比为92～98：1～5：200，分别称取92.5kg钛钨粉、12kg活性粉体湿料，并全部移至湿式研磨机中。
5)称取3.25kg偏钒酸铵，将其溶于水中，钒浸渍液的质量百分浓度为0.65％～1.94％，并转移至研磨机中。
6)加水调节研磨机中的料液比，并研磨1h～2h。
7)将研磨完成的浆液在110℃～180℃下进行喷雾干燥，干燥时长1h～2h。
8)将干燥完成的催化剂，在台车炉中，500℃～650℃焙烧6h。
9)将生产完成的催化剂按照包装要求进行密封包装，可得成品97.2kg，收率为97.2％。
对比例1
本对比例1所述为原催化剂的生产工艺，如图2所示，锰活性组分合成，过滤、洗涤，干燥，焙烧，研磨；钒浸渍液制备，载体、锰活性组分混合，钒浸渍液浸渍，催化剂干燥，焙烧，研磨，及催化剂包装。具体步骤如下：
1)分别称取31.6kg高猛酸钾、53.69kg硝酸锰加入搅拌罐中，对应加入高猛酸钾和硝酸锰分别加入500L水(未特别说明，水均指去离子水)，搅拌使之完全溶解。
2)将高锰酸钾溶液与硝酸锰溶液转移至反应釜中，给反应釜加热温度升至100～120℃，保持10h～16h。
3)将浆液移至纽克多功能过滤机进行过滤洗涤，洗涤3～6次。
4)将过滤出的活性粉体在鼓风式干燥箱中120℃下干燥12h～18h。
5)干燥完成后，在台车炉中，350℃～500℃焙烧6小时。
6)将焙烧完成的粉体，在卧式研磨机中研磨1h～2h。
7)按照载体、锰活性组分和钒浸渍液质量比为92～98：1～5：200，分别称取92.5kg钛钨粉、5kg活性粉体，并全部移至混炼机中，进行混合。
8)称取3.25kg偏钒酸铵，将其溶于水中，钒浸渍液的质量百分浓度为0.65％～1.94％，并转移至混炼机。
9)加水调节混炼机中泥料的含水量至30％～40％。
10)将催化剂泥料在鼓风式干燥箱中120℃下干燥12h～16h。
11)干燥完成后，在台车炉中，500℃～650℃焙烧6h。
12)将焙烧完成的泥料在卧式研磨机中研磨1h～2h。
13)将生产完成的催化剂按照包装要求进行密封包装可得成品93.6kg，收率为93.6％。
通过实施例1与对比例1对比可知，新工艺精简了锰活性粉体制备过程中的干燥、焙烧、研磨工序；并以湿式研磨机代替混炼机完成钛钨粉、活性粉体的混合及钒的浸渍；采取喷雾干燥的干燥形式，可保障物料精确配比并大大缩短干燥时间。
新生产工艺无重复工序，在保证产品品质的同时缩短了工艺流程，减少了物料的转移，产品收率高；新工艺生产周期缩短30h～40h，生产效率高；新工艺精简了锰活性粉体制备过程中的干燥、焙烧、研磨工序能耗降低。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、采用湿式研磨的生产工艺，钒浸渍溶液为研磨液。在研磨过程中即完成了催化剂的研磨，又完成了载体与锰活性组分的混合与钒活性组分的浸渍。
2、湿式研磨与喷雾干燥结合，解决了锰活性组分干燥、焙烧、研磨与成品催化剂成品干燥、焙烧、研磨的工序重复问题，缩短了催化剂生产工艺流程，减少物料转移过程，提高了产品收率、降低了生产能耗。
3、整体加工工艺短，劳动强度低，产品收率高，生产能耗低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：锰活性组分合成，钒浸渍液制备，载体、所述锰活性组分、所述钒浸渍液混合研磨，喷雾干燥，焙烧得到所述脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰活性组分合成包括：
1)将高锰酸钾和硝酸锰加入水中溶解，得到第一浆液；
2)将所述第一浆液加热至100～120℃，保持10h～16h，得到第二浆液；
3)将所述第二浆液进行过滤，得到所述锰活性组分。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述3)具体包括：将所述第二浆液移至纽克多功能过滤机进行过滤洗涤，洗涤3～6次。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述1)中高锰酸钾、硝酸锰和水的质量比为10：17：320。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述载体为钛钨粉。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钒浸渍液为偏钒酸铵水溶液，所述钒浸渍液的质量百分浓度为0.65％～1.94％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述载体、所述锰活性组分和所述钒浸渍液以质量比为92～98：1～5：200进行混合，研磨1h～2h。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将研磨完成的浆液在110℃～180℃下进行喷雾干燥，干燥时长1h～2h。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将干燥完成的产物，在台车炉中，500℃～650℃焙烧6h。
10.一种脱硝催化剂，其特征在于，由权利要求1至9中任一项所述的制备方法制备得到。
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