CN110237837A - 一种流化床脱硝催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流化床脱硝催化剂的制备方法，包括原料配制、前驱体合成、催化剂合成、水洗、干燥、煅烧的工序。生产出的催化剂能保持烟气SCR脱销装置的高通量和低压降，催化剂脱硫效率高、成本低。

Description

一种流化床脱硝催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及无机合成脱硝剂领域，尤指一种流化床脱硝催化剂的制备方法。
背景技术
随着我国工业化的发展，空气环境的污染越来越严重，环境保护问题逐渐引起了社会的关注，环保法规不断的得到了完善。目前已经确定燃料燃烧是造成大气NOx含量上升的主要原因。
脱硝技术是近几年来最高效的 NOx控制措施之一 ，目前比较成熟的脱硝方法包括吸收法和催化法，而 SCR (Urea—based Selective CatalyticReduction)技术因其具有高效、高选择性、经济性及易操作等优点而被广泛采用处理热电厂、焚烧厂等烟囱尾气以及柴油车尾气。在热电厂和焚烧厂的烟囱尾气中使用的催化剂一般采用蜂窝状催化剂，由于烟囱尾气存在有大量的粉尘，随着时间的延长蜂窝的孔道堵塞使催化剂效率下降。目前研究较粉末催化剂的较多，但粉末催化剂存在压降大、易吹扫、机械强度小等缺点，不能直接工业化应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种流化床脱硝催化剂的制备方法，生产出的催化剂能保持烟气SCR脱销装置的高通量和低压降，催化剂脱硫效率高、成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种流化床脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.原料配制：将硅酸钠配制成含二氧化硅10-15%wt的水溶液；将硫酸配制成30-40%wt的水溶液；将钨酸钠配制成含三氧化钨10-15%wt的水溶液；硫酸氧钛配制成含二氧化钛5-10%wt水溶液备用；
S2.前驱体合成：将含二氧化硅的硅酸钠水溶液加入反应罐搅拌，同时加入硫酸水溶液至PH4-5止，随后搅拌；将反应后的料浆升温至50-60℃，保温；将溶液PH调节至4-5，且升温至50-60℃，可最大限度地保持前驱体的稳定性；
S3.催化剂合成：将含二氧化钛的硫酸氧钛水溶液加入步骤S2制备的物料，搅拌均匀后，再加入含三氧化钨的钨酸钠水溶液，加入完成后调整PH7-8，然后升温至70-80℃，保温，其中二氧化钛、三氧化钨、二氧化硅间的质量比为1:1：4-5，使催化的活性达到最佳；
S4.水洗：将步骤S3制备的物料进行水洗，洗至洗水电导率为300μS/cm以下；
S5.干燥：将步骤S4制备的物料进行干燥造粒;
S6.煅烧：将步骤S5干燥后的物料在400-450℃下煅烧1-2小时,制得脱硝催化剂。
具体地，步骤S2中，硅酸钠水溶液加入反应罐后，在20-30℃下，以100-200转/分速度下搅拌，以50-100ml/min的速度加入硫酸水溶液，且保温时间为20-30分钟。在较低的温度、较高的搅拌转速、较慢的加料速度下，可以控制，前驱体不出现凝胶状态。
具体地，步骤S3中，加入含三氧化钨的钨酸钠水溶液的速度为50-100ml/min，使得含三氧化钨的钨酸钠水溶液混合更加均匀，保温时间为1-2小时，使得钨酸钠的水解更彻底。
具体地，步骤S5中，干燥造粒的操作温度为进口200-250℃，出口90-100℃，可以提高干燥效率；平均粒径为150-200µm，使得作为流化床的流化性能较好。
本发明的有益效果在于：由于形成催化剂的载体本质上是一种具有空间三维结构硅胶载体，又具有多孔性。催化剂的活性组分的空间分布更加均匀。因此本发明制备的脱硝催化剂，具有效率高，成本低，易于工业化等优点，能保持烟气SCR脱销装置的高通量和低压降。
具体实施方式
下面结合具体实施例本发明予以详细说明。
实施例1
S1.原料配制：配制含二氧化硅10%wt的硅酸钠水溶液1000g，将钨酸钠配制成含三氧化钨10%wt的水溶液250g，将硫酸氧钛配制成含二氧化钛5%wt水溶液500g，配制硫酸30% wt的水溶液备用；
S2.前驱体合成：将配制的硅酸钠水溶液加入反应罐，在30℃下，开启搅拌速度100转/分，以100ml/min的速度加入硫酸水溶液至PH4.2止，并搅拌30分钟，升温至50℃保温30分钟；
S3.催化剂合成：将硫酸氧钛水溶液500g加入步骤S2制备的物料，搅拌均匀后，再以100ml/min的速度加入钨酸钠水溶液250g，加入完成后用氨水调整PH7.5，然后升温至80℃，保温2小时。
S4.水洗：将步骤S3制备的物料进行水洗，洗至洗水电导率为300μS/cm以下为合格；对于水洗，本实施例采用的水洗设备为板框压力机，当然也可采用其他水洗设备如离心机，当然这不是对本发明保护范围的限定，只要实现对物料水洗至电导率为300μS/cm即可；
S5.干燥：将步骤S4制备的物料进行干燥造粒，操作温度为进口225℃，出口100℃，平均粒径为200µm；本实施例采用喷雾干燥的方式进行干燥造粒，当然也可采用其他的方式。
S6.煅烧：将步骤S5干燥后的物料在400℃下，煅烧2小时,制得流化床脱硝催化剂。
实施例2
S1.原料配制：配制含二氧化硅12%wt的水溶液1000g，将钨酸钠配制成含三氧化钨12%wt的水溶液250g，将硫酸氧钛配制成含二氧化钛8%wt水溶液375g，配制硫酸33% wt的水溶液备用；
S2.前驱体合成：将配制的硅酸钠水溶液加入反应罐，在25℃下，开启搅拌速度75转/分，以100ml/min的速度加入硫酸水溶液至PH4.5止，并搅拌35分钟，升温至55℃保温30分钟；
S3.催化剂合成：将硫酸氧钛水溶液375g加入步骤S2制备的物料，搅拌均匀后，再以80ml/min的速度加入钨酸钠水溶液250g，加入完成后调整为PH7.8，然后升温至75℃，保温1.5小时。
S4.水洗：将步骤S3制备的物料进行水洗，洗至洗水电导率为300μS/cm以下为合格；对于水洗，本实施例采用的水洗设备为板框压力机，当然也可采用其他水洗设备如离心机，当然这不是对本发明保护范围的限定，只要实现对物料水洗至电导率为300μS/cm即可；
S5.干燥：将步骤S4制备的物料采用喷雾干燥进行干燥造粒，操作温度为进口250℃，出口100℃，平均粒径为180µm；本实施例采用喷雾干燥的方式进行干燥造粒，当然也可采用其他的方式；
S6.煅烧：将步骤S5干燥后的物料在425℃下，煅烧1.5小时,制得流化床脱硝催化剂。
实施例3
S1.原料配制：配制含二氧化硅15%wt的水溶液1000g，将钨酸钠配制成含三氧化钨15%wt的水溶液200g，将硫酸氧钛配制成含二氧化钛10%wt水溶液300g，配制硫酸40% wt的水溶液备用；
S2.前驱体合成：将配制的硅酸钠水溶液加入反应罐，在25℃下，开启搅拌速度75转/分，以100ml/min的速度加入硫酸水溶液至PH4.5止，并搅拌35分钟，升温至55℃保温30分钟；
S3.催化剂合成：将硫酸氧钛水溶液375g加入步骤S2制备的物料，搅拌均匀后，再以80ml/min的速度加入钨酸钠水溶液250g，加入完成后调整为PH7.8，然后升温至70℃，保温1.5小时。
S4.水洗：将步骤S3制备的物料进行水洗，洗至洗水电导率为300μS/cm以下为合格；对于水洗，本实施例采用的水洗设备为板框压力机，当然也可采用其他水洗设备如离心机，当然这不是对本发明保护范围的限定，只要实现对物料水洗至电导率为300μS/cm即可；
S5.干燥：将步骤S4制备的物料采用喷雾干燥进行干燥造粒，操作温度为进口250℃，出口100℃，平均粒径为150µm；本实施例采用喷雾干燥的方式进行干燥造粒，当然也可采用其他的方式；
S6.煅烧：将步骤S5干燥后的物料在400℃下，煅烧2小时,制得流化床脱硝催化剂。
表1为实施例1-3制得催化剂的性能测试。
实施例 堆比重g/ml 平均粒径μm 脱硝效率%
1 0.67 200 65.0
2 0.61 180 66.2
3 0.59 150 64.5
表1
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.原料配制：将硅酸钠配制成含二氧化硅10-15%wt的水溶液；将硫酸配制成30-40%wt的水溶液；将钨酸钠配制成含三氧化钨10-15%wt的水溶液；硫酸氧钛配制成含二氧化钛5-10%wt水溶液备用；
S2.前驱体合成：将含二氧化硅的硅酸钠水溶液加入反应罐搅拌，同时加入硫酸水溶液至PH4-5止，并搅拌；将反应后的料浆升温至50-60℃，保温；
S3.催化剂合成：将含二氧化钛的硫酸氧钛水溶液加入步骤S2制备的物料，搅拌均匀后，再加入含三氧化钨的钨酸钠水溶液，加入完成后调整PH7-8，然后升温至70-80℃，保温，其中二氧化钛、三氧化钨、二氧化硅间的质量比为1:1：4-5；
S4.水洗：将步骤S3制备的物料进行水洗，洗至洗水电导率为300μS/cm以下；
S5.干燥：将步骤S4制备的物料进行干燥造粒;
S6.煅烧：将步骤S5干燥后的物料在400-450℃下煅烧1-2小时,制得脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，硅酸钠水溶液加入反应罐后，在20-30℃下，以100-200转/分速度下搅拌，以50-100ml/min的速度加入硫酸水溶液。
3.根据权利要求2所述的一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中保温时间为20-30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，加入含三氧化钨的钨酸钠水溶液的速度为50-100ml/min。
5.根据权利要求4所述的一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，保温时间为1-2小时。
6.根据权利要求1所述的一种流化床脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S5中，干燥造粒的操作温度为进口200-250℃，出口90-100℃，平均粒径为150-200µm。
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