[发明专利]一种废气催化净化用复合钛液制备工艺和应用

说明书

本发明公开一种废气催化净化用复合钛液制备工艺和应用，首先通过鼓泡法将碱性气体泵入不断搅拌的偏钛酸浆料中，实现脱硫，将脱硫所得钛饼加入强酸或强碱溶液和分散剂，研磨得到超细钛液，再加入在强酸或强碱条件下可溶性的活性组分、助剂以及稳定剂，搅拌后形成复合钛液。通过加压或负压抽取形式均匀负载至具有丰富孔结构的壁流式载体内部(如陶纤管、滤袋、玄武岩过滤管、DPF等)，涂覆后的载体可用于固定源及移动源脱硝。本发明所涉及的复合钛液具有粒度超细、分散程度高、渗透能力强等优异性能，用于涂覆壁流式载体时可极大地缩短生产周期，降低生产成本，所生产的催化净化产品能高效地协同去除多种大气污染物，且可防止催化材料中毒。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及环保新材料，特别涉及一种废气催化净化用复合钛液制备工艺和应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一，其主要来源于燃煤电厂、钢铁行业和水泥行业等固定排放源和汽油车、柴油车等移动排放源。目前，实现NO_x减排的主要技术为选择性催化还原技术(SCR)，其中脱硝催化剂是该项技术的关键。

脱硝催化剂的生产工艺一般可分为两类，一是整体挤出成型的蜂窝式催化剂，另一是将催化剂物料涂覆至载体(如金属平板、金属蜂窝或陶瓷蜂窝等)表面而生产的平板式催化剂或涂覆型蜂窝式催化剂。就单一脱硝性能而言，两种工艺均可实现高效率脱硝催化剂的产业化。然而，随着国内火电行业脱硝治理基本完成，如钢铁、水泥、垃圾焚烧、玻璃等行业的尾气治理已势在必行。同时，进一步提高柴油车、汽油车等移动源尾气排放标准的意愿也是越来越迫切。此外，还有大量燃烧天然气的分布式能源和使用页岩油的锅炉出现，这些行业的烟气中不仅仅存在NO_x一种大气污染物，还存在如粘性粉尘、VOCs、二噁英、CH_x等多种污染物。因此，多污染物协同脱除一直都是近几年的技术热点之一。但是，由于受到温度等条件的制约，整体成型技术往往只能实现一种污染物的脱除，如果在工艺过程中添加额外组份，不仅仅会使催化剂的机械强度降低，还会降低产品的成材率，使生产成本大幅提高，生产周期进一步延长。而涂覆型蜂窝式催化剂虽然在汽油车等移动源中能够实现CO、CH_x和NO_x的协同脱除，但是固定源的烟气条件与移动源完全不同，且其价格高昂，因此无法在固定源中大量使用。因此，有必要开发一类生产周期短、产品质量高且价格经济的新型多污染物协同脱除催化剂产品和相应的生产技术。

目前，脱硝催化剂的主要原材料是钛白粉(TiO₂)，中国专利(CN 104415796 B)和(CN 104707593 B)分别公布了一种以偏钛酸为原料一步法制备脱硝催化剂的方法和以偏钛酸为原料制备整体挤出式蜂窝状脱硝催化剂的方法，两个专利均采用钛白粉的前驱体微米级偏钛酸作为原材料。相对于传统工艺而言，采用偏钛酸为原材料可在一定程度上减少催化剂生产企业的采购成本，降低整个脱硝催化剂供应链的环境污染。但是前者所选用偏钛酸经过脱硫处理后，依然需要进行干燥工序，而后者依然需要对偏钛酸进行煅烧形成钛白粉才能实现应用，本质上依然是粉体原材料的混合过程。同时，偏钛酸热处理工艺会产生大量的大气污染物(如NH₃、NO_x、SO_x等)，将该工艺列入催化剂生产工序中，会增加企业的环保治理成本。同时，目前工艺制备的钛白粉颗粒度一般较大，无法涂覆进入壁流式载体内部。

发明内容