[发明专利]一种催化陶瓷滤管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及火电厂的粉尘过滤和气态污染物的净化脱除领域，具体为一种催化陶瓷滤管及制备方法。

背景技术

我国的大气污染非常严重，以燃煤为主的能源结构导致煤烟型污染特征，燃煤造成的大气污染物有粉尘、SO₂、NOx、汞等。实际应用于火电厂燃煤锅炉的NO_x排放控制技术主要是低NO_x燃烧技术和干法烟气脱硝技术(主要是SNCR和SCR技术)。SCR脱硝最常用的催化活性组分是V₂O₅，它是一种剧毒物质，在生产、使用过程中都会产生严重污染，废旧催化剂会二次污染环境。

中国几乎所有的火电厂都安装了除尘装置，如电除尘器、布袋除尘器、电袋复合除尘器、机械式除尘器等，这些除尘设备具有不同的特点和适用范围。电除尘器的投资费用高，占地面积大，对粒径小于5μm的粉尘的捕集效率不高。机械式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器，其中前两者只能除去50μm以上的大颗粒，而旋风除尘对小于10μm的粉尘的捕集效率不高。由于受到滤袋的温度限制，布袋除尘器、电袋复合除尘器不适用于高温烟气(＞300℃)的粉尘脱除。对于高温烟气(＞300℃)的粉尘脱除，陶瓷管过滤除尘器是一种较理想的选择。陶瓷管过滤器采用微孔陶瓷管作为过滤材料，微孔陶瓷管具有耐高温、耐腐蚀，成本相对低廉，实用寿命长等优点。

目前，电厂常用的除尘、脱硝技术都是分作两步独立进行：先通过除尘装置，后进入低粉尘的选择性催化还原(SCR)脱硝装置；或者先脱硝后除尘。这两种净化技术都有明显的缺点：第一种，没有成熟的低温催化剂可利用，只能将烟气加热到一定的催化反应温度(300-400℃)进行SCR脱硝；第二种粉尘会沉积在SCR催化剂上，堵塞SCR催化剂的孔隙和活性位，导致脱硝效率下降。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种不仅粉尘捕集效率高、可高效氧化单质汞，而且还能高效还原NO_x，实现同时除尘及SCR脱硝的催化陶瓷滤管及制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种催化陶瓷滤管，包括陶瓷过滤管基体，以及在陶瓷过滤管基体上依次涂覆的催化活性组分层和分离膜。

优选的，陶瓷过滤管基体的平均孔径在40～60μm，催化活性组分层由载体γ-Al₂O₃，以及摩尔比为1:1:3:1的活性组分MnO₂、CeO₂、CuO和Sb₂O₃组成，分离膜的膜平均孔径在2～6μm。

一种催化陶瓷滤管的制备方法，包括如下步骤，

步骤1，通过等静压成型制备陶瓷过滤管基体，

步骤2，在陶瓷滤管基体上涂覆的催化活性组分膜得到催化陶瓷过滤管基体；

2.1在预热的勃姆石溶胶中加入其质量1％～5％的分散剂后搅拌，温度控制在70～75℃，制得浸渍原液；

2.2将四水氯化锰和六水硝酸铈按照摩尔比为1：1加入离子水中，搅拌至使其充分溶解，得到氯化锰与硝酸铈溶液；

2.3将CuO和Sb₂O₃粉末按照摩尔比为3：1加入氯化锰与硝酸铈溶液中，搅拌均匀得到MnO₂、CeO₂、CuO和Sb₂O₃的摩尔比为1:1:3:1的Mn-Ce-Cu-Sb混合溶液；

2.4在温度为70～75℃的浸渍原液中，加入勃姆石溶胶质量5％～40％的Mn-Ce-Cu-Sb混合溶液，边加边搅拌得到催化剂的浸渍液；

2.5将陶瓷过滤管基体浸入催化剂的浸渍液中，0.5～5小时后将其在70～120℃下干燥，最后在空气气氛下于500～600℃温度煅烧3～6小时，制得催化陶瓷过滤管基体；

步骤3，在催化陶瓷滤管基体上制备分离膜；

3.1将催化陶瓷过滤管基体浸入莫来石悬浮液中，浸渍0.5～2小时后在100～140℃下干燥，然后在600～900℃温度下焙烧，得到催化陶瓷滤管基体上的一层多孔表面膜；

3.2多次重复步骤3.1的操作，最终达到所需要的多孔表面膜厚度，制得催化陶瓷滤管。

优选的，步骤1中制备陶瓷过滤管基体时，具体步骤如下，

1.1将碳化硅预烧结并粉碎成颗粒后过筛，获得骨料，骨料中加入高温黏结剂，经造粒制得常规粉料；