[发明专利]一种粉煤灰基蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的成型方法

说明书

技术领域

本发明属于SCR脱硝催化剂制备技术领域，公开了一种粉煤灰基蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的成型方法。

背景技术

近年来，环境的日益恶化，国家相继出台了严格的环保法规，为了改善生活环境，同时满足环保要求，SCR脱硝催化剂在大气环保治理方面扮演着重要的角色。

在工业化生产中，为实现大规模的烟气脱硝，通常使用蜂窝状的脱硝催化剂。蜂窝状的脱硝催化剂使用时以模块的形式堆放与SCR反应器中，通常根据反应器流场模拟的试验结果设计催化剂模块码放方式，这就要求催化剂具有一定强度，使之在生产、运输和使用中不容易破碎。而目前来讲，市场上商用脱硝催化剂主要以V-W-Ti体系为主，其成型工艺成熟，而此体系中TiO₂的含量达到85％以上，其年消耗量惊人，而且催化剂的主要原材料钛白粉的价格也因矿产资源的匮乏在上涨，造成了成本提高。同时，TiO₂的开发、生产过程也造成了很大的环境污染。

近年也有研究用其他材料取代二氧化钛，例如CN102764657B公布了一种纳米V₂O₅/活性焦脱硝催化剂，用活性焦替代二氧化钛作为载体，但在实际使用过程中，由于活性焦长期暴露在高温有氧条件下，易导致活性焦着火燃烧，损失量极大。CN103191718B公布的制备蜂窝煤式脱硝催化剂的方法，利用酸化后的硅藻土替代部分钛白粉，以降低钛白粉含量；此法虽然降低了钛白粉用量，但毕竟未完全替代，同时可能会降低催化剂的脱硝活性，而且此法过程中的酸处理会造成水体污染。CN1730431A公布了一种堇青石质蜂窝陶瓷，用粘土、滑石、氧化铝、氧化镁为原料，混合成型后在1280～1320℃下煅烧；该方法所获得催化剂载体用于汽车尾气净化器，而且催化剂载体通过吸附的方式将活性成分如贵金属和稀土材料溶液涂敷在载体表面；而这种涂覆法所获得的催化剂不耐冲刷，活性组分流失量很大。

CN102764671B公布了一种经过水洗、酸洗、碱处理后再利用水热合成法得到无定型分子筛载体的方法，此法虽然采用了较为廉价便宜且无毒的粉煤灰基做原料，但粉煤灰预处理过程繁琐，成本高，易造成污染，且水热合成法得到的分子筛较难满足商用蜂窝脱硝催化剂的生产需求。专利CN1607027A公布了一种锅炉粉煤灰制备选择性催化还原脱硝催化剂的方法，此法同样存在酸液污染问题，且无法对粉煤灰基脱硝催化剂进行蜂窝式成型。

CN103657737A公布了一种低温脱硝净化烟气的催化剂载体，采用粉煤灰为载体、氧化铁为主催化剂成分；虽然此方法采用了粉煤灰，但需要加入可结晶盐水溶液以改善其成型工艺，并且烧结温度超过1000℃，不适合粉煤灰与金属硝酸盐混合煅烧的工艺。由于该方法煅烧温度高，会影响催化剂的活性。

鉴于目前环保及脱硝现状，本研究开发了一种粉煤灰基蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的成型方法。

发明内容

本发明主要提供的是一种利于廉价的粉煤灰作为主要原料，制备成本低、质量轻、强度高、比表面积大的蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的成型方法。

本发明提出的一种粉煤灰基蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的制备方法，以廉价无毒的粉煤灰为载体，加入添加剂和水，经混炼、陈化、过滤、预挤、陈化、挤出成型、干燥、煅烧制得载体成品。

技术方案为：一种粉煤灰基蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体的成型方法，步骤包括：

(1)将粉煤灰、结构助剂、水和活性成分前躯体经过混炼混合均匀，得到塑性泥料，然后常温密封陈化10～24h；优选的，所述粉煤灰为一级或二级粉煤灰，粒径为45～50μm；

粉煤灰、水和添加剂的重量比为100：50～110：6～18；优选的，粉煤灰、水和添加剂的重量比为100：55～100：8～14；

以金属元素计，催化活性组分与粉煤灰的质量比为0～20：100，优选为2～15：100；

(2)陈化后的塑性泥料通过滤网，进行预挤出，然后常温密封陈化10～24h；

(3)步骤(2)陈化后的泥料经过带有蜂窝磨具的挤出机真空挤出，得到蜂窝状载体湿胚；

(4)蜂窝状载体湿胚经过干燥，得到含水量≤3％的载体；

(5)干燥后的载体在350～700℃下煅烧3～8h，得到蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体。

所制得的蜂窝式脱硝催化剂陶瓷载体横截面尺寸为100～200mm×100～200mm，高度为30～1200mm，径向截面孔数15×15～40×40。