[发明专利]一种蜂窝型薄壁船用SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶柴油机尾气脱硝领域的SCR脱硝催化剂，具体涉及一种蜂窝型薄壁船用SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

选择性催化还原法(SCR)一种高效、成熟的脱硝方法。常见的蜂窝型商用SCR脱硝催化剂为主要成分为V₂O₅- WO₃/TiO₂。根据不同成型技术和设备，可得到不同规格的商用催化剂。

随着市场需求行业不断拓展，对脱销催化剂性能的要求逐渐提升，特别是单位体积内的脱销效率。例如，随着环保要求的提高，船舶行业开始采用SCR脱销催化剂用于脱销。由于大功率低速柴油机排气量大、NOx浓度高，传统SCR催化剂已无法满足船舶柴油机烟气脱硝要求，特别是对启动及负荷变化情况下导致的烟气温度变化响应能力较差；此外，船舶布局十分紧凑，空间狭小，很难预留足够的空间布置SCR系统。因此，存在脱销效率低和改造空间不足等困难。

有文献报道，对催化剂进行薄壁化改进不仅可增大催化剂的比表面积，还能使活性组分更均匀的分布在催化剂表面，让催化反应物充分接触，提高单位体积催化剂的脱硝效率。然而，目前国内船舶脱硝领域尚未涉及到薄壁化。

为解决单位体积催化剂效率偏低的问题，充分改善新脱硝市场存在的问题，有必要通过薄壁化等手段提高催化剂的脱硝性能，并将该技术推广到商用催化剂生产应用中。

发明内容

本发明针对商用催化剂应用到新脱硝市场存在的问题，在原蜂窝型SCR催化剂生产工艺基础上提供了一种简单易行的薄壁船用SCR催化剂生产工艺。具体而言，所述催化剂采用全新的分散剂、润滑剂作为辅助原料，同时调整玻璃纤维的长度和添加量，最后以薄壁模具挤出成型。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蜂窝型薄壁船用SCR脱硝催化剂，其制备方法为：

（1）按(5-50):(500-800)质量比向混炼机中加入活性组分前驱体、钛白粉，再高速混合；

（2）按质量比(20-80):(2-8):(2-30):(2-50):(2-20): (10-225):(200-600)将短玻璃纤维、羟丙甲基纤维素、分散剂、润滑剂、聚氧化乙烯、氨水、水加入到混炼机中后，高速混炼形成泥料；

（3）泥料陈腐6-36h后过滤除杂，再陈腐6-24h后用薄壁模具挤出，经干燥、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂模块。

所述的短玻璃纤维作为强度增强材料，其长度为0~10mm，单丝直径1-50μm；

优选地，所述短玻璃纤维长度为0~5mm；

优选地，所述短玻璃纤维单丝直径为1-10μm。

采用短玻璃纤维，在过滤挤出时能够顺利通过致密的过滤网而不被截留在过滤网上，同时更加均匀的分散在泥料中，提高催化剂的机械强度。

所述的分散剂为甲基戊醇、聚丙烯酸钠中的一种或两种；

优选地，所述聚丙烯酸钠分子量为1000~10000。

分散剂的加入，大大提高了各生产原料的混合均匀性，特别是提高了玻璃纤维的分散性，间接提高了催化剂成品的抗压强度。

所述的润滑剂为1,2—丙二醇、季戊四醇、甲基丙二醇中的一种或多种。

加入润滑剂，经混合形成的泥料在挤出成型时具有更好的塑性，有利于通过薄壁高孔模具挤出成型。

所述催化剂单边孔数为30~60的蜂窝型SCR脱销催化剂，催化剂内壁厚为0.2~0.7mm，催化剂比表面积大于600 m²/m³。

本发明所述的薄壁船用催化剂单位体积中具有更大的催化反应表面积，直接提升了催化效率。常规SCR脱硝催化剂表面，活性组分呈堆积状态，不仅造成活性组分浪费，而且影响了催化剂微孔结构中的气体吸附过程，降低了催化反应效率。因此，薄壁催化剂中活性组分可更均匀地分布在催化剂表面，间接提升催化效率。

总之，本发明提供的内壁为0.2~0.7mm的薄壁化船用催化剂单位体积下可实现更高的脱硝效率。

本发明的有益效果如下：

1. 节约成本：本发明所述催化剂内壁厚较薄，单位体积产品所需原材料更少，直接降低了催化剂生产成本；