专利名称：具有活性的催化剂模块边缘硬化液的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种具有活性的催化剂模块边缘硬化液。
背景技术：
目前，氮氧化物的污染不断加剧，特别是北京、上海、广州等一些大城 市，氮氧化物含量大大超标，局部地区甚至出现了光化学烟雾污染，对经济
发展和人们的生活产生了严重的影响。火电厂是NOx排放的最大污染源，占 总排放量的36%以上，控制氮氧化物排放已成为火电厂继烟气除尘、脱硫之 后的第三项污染重点治理工作。随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223 一2003)的颁布，单纯的低氮燃烧技术已无法满足现行排放标准的要求，选择 性催化还原(SCR)技术因其高效的脱硝性能开始在国内火电厂应用。SCR 的主要原理是以NH3为还原剂，在催化剂的作用下，选择性地将NOx还原 成N2。目前市场占有率最高的催化剂为蜂窝式催化剂。
蜂窝式催化剂是以蜂窝状陶瓷为载体，将催化剂活性成分烧制在陶瓷内 部，形成发达的微孔结构，当含有氮氧化物的烟气通过催化剂的孔道时，在 微孔内催化剂作用下，与烟气中的氨气发生氧化还原反应，生成氮气和水， 从而实现烟气净化的目的。催化剂模块的结构为蜂窝状的条形长方体，其横 截面为正方形，形状类似蜂窝，因而得名。
由于催化剂活性的需要，SCR装置绝大多数布置在电除尘器之前。国外 电厂烟气含尘量一般都小于30g/Nm3，对催化剂的磨损问题并不突出；而国 内燃用煤种比较复杂，特别是2008年煤价飞涨，许多电厂不得不燃用劣质煤， 造成烟气中粉尘含量非常高，很多项目高达50-60 g/Nm3，现有技术未做边缘 硬化，当烟气通过催化剂的气流通道时，飞灰颗粒急速撞击催化剂端部，因 此端部磨损最为严重，且随着时间的增长，催化剂模块会越来越短，使得催 化剂的使用寿命大幅降低，并带来催化剂单体在模块中如何的固定问题。如 何处理端部磨损问题，是急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可大大提高催化 剂模块的整体使用寿命和模块强度，使催化剂模块磨损失重率可以降低20% 以上，催化剂模块寿命可提高30%以上，比未加活性组分的边缘硬化催化剂
3提高活性10%以上的具有活性的催化剂模块边缘硬化液。
按照本发明提供的技术方案，所述具有活性的催化剂模块边缘硬化液，
其特征是该硬化液中包括如下各组分24%~40%重量百分含量的偏硅酸钠和 1 3%硫酸铝溶液以及活性成分，所述活性成分为偏钒酸铵、硫酸亚铁与硝 酸锰中的一种或者两种以及两种以上的混合物，且偏钒酸铵在该硬化液中占 0~6%的重量百分含量，硫酸亚铁在该硬化液中占0~1%的重量百分含量，硝 酸锰在该硬化液中占0 5%的重量百分含量，余量为水。
本发明的硬化液使得催化剂模块端部在SCR反应器中更加耐磨损，从而 大大提高模块的整体使用寿命和模块强度，相同条件下催化剂模块的磨损失 重率可以降低20%，催化剂寿命可提高30%以上。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取24g的偏硅酸钠和lg硫酸铝、16g的偏钒酸铵加入59g的水中搅拌 均匀形成硬化液，即在该硬化液中偏硅酸钠占24%重量百分含量，偏钒酸铵 在该硬化液中占6%的重量百分含量。
某300MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为40g/Nm3，氮氧化 物浓度为400mg/Nm3,烟气温度为40(TC，其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部15mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 4(TC下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。
端部边缘硬化的蜂窝陶瓷催化剂模块，它的外观为多孔的蜂窝状长方体 形状，其端部经过硬化工艺处理后形成边缘硬化区，模块的四个长方形外壁 表面是密闭的，中间则由纵贯两端的气流通道组成，相邻的气流通道被十字 形状的薄壁隔开，这些薄壁互相连接并最终与四个外壁相连。其外观几何尺 寸为长宽高500mmX150mmX150mm，在两端部形成长度约10~30mm的 边缘硬化区。
工作原理当烟气从模块的一端进入时，被气流通道分成数百条细小的 流束，最终从模块的另一端流出，由于模块端部在烟气中受到飞灰的撞击最 为剧烈，因此磨损最严重，縮短了模块整体使用寿命，而在模块的两端采用特殊的溶液浸泡后其端部强度增加，提高了端部的耐磨损性，延长了模块的 整体使用寿命。
性能测试结果
磨损失重率降低18.6~21.7% (相对于未做端头硬化的一批催化剂)；
催化剂活性提高12.6-15.1% (相对于端头硬化但未添加活性的一批催化剂)。
实施例2
取40g的偏硅酸钠、3g的硫酸铝、lg的硫酸亚铁加入56g的水中搅拌 均匀形成硬化液，即在该硬化液中偏硅酸钠占40%重量百分含量，硫酸亚铁 在该硬化液中占1%的重量百分含量。
某300MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为60g/Nm3，氮氧化 物浓度为400mg/Nm3，烟气温度为370'C，其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部35mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 4(TC下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。
对比性能测试结果-
磨损失重率降低24.1~25.8% (相对于未做端头硬化的催化剂)； 催化剂活性提高6.1~9.5% (相对于端头硬化但未添加活性的催化剂)。
实施例3
取32g的偏硅酸钠、2g的硫酸铝、5g的硝酸锰加入61g的水中搅拌均 匀形成硬化液，即在该硬化液中偏硅酸钠占32%重量百分含量，硝酸锰在该 硬化液中占5%的重量百分含量。
某600MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为50g/Nm3，氮氧化 物浓度为400mg/Nm3，烟气温度为300'C,其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部25mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 4(TC下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。
5性能测试结果
磨损失重率降低21.6-22.9% (相对于未做端头硬化的催化剂)； 催化剂活性提高9.0-10.3% (相对于端头硬化但未添加活性的催化剂)。
实施例4
取36g的偏硅酸钠、2.5g的硫酸铝、3g的偏钒酸铵、0.5g的硫酸亚铁 与1.5g的硝酸锰加入56.5g的水中搅拌均匀形成硬化液，即在该硬化液中偏 硅酸钠占36%重量百分含量，偏钒酸铵占3°/。重量百分含量，硫酸亚铁占0.5% 的重量百分含量，硝酸锰在该硬化液中占1.5%的重量百分含量。
某600MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为55g/Nm3，氮氧化 物浓度为380mg/Nm3，烟气温度为350'C，其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部30mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 4(TC下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。
性能测试结果-
磨损失重率降低22.5~24.8% (相对于未做端头硬化的催化剂)； 催化剂活性提高9.2~12.1% (相对于端头硬化但未添加活性的催化剂)。
实施例5
取28g的偏硅酸钠、1.5g的硫酸铝、4.5g的偏钒酸铵与0.5g的硫酸亚 铁加入65.5g的水中搅拌均匀形成硬化液，即在该硬化液中偏硅酸钠占28°/。 重量百分含量，偏钒酸铵占4.5%重量百分含量，硫酸亚铁占0.5%的重量百 分含量。
某600MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为45g/Nm3，氮氧化 物浓度为380mg/Nm3，烟气温度为38(TC，其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部25mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 40'C下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。性能测试结果
磨损失重率降低19.8~22.3% (相对于未做端头硬化的催化剂)； 催化剂活性提高7.5~9.5% (相对于端头硬化但未添加活性的催化剂)。
实施例6
取36g的偏硅酸钠、2.5g的硫酸铝、3g的偏钒酸铵2g的硝酸锰加入 56.5g的水中搅拌均匀形成硬化液，即在该硬化液中偏硅酸钠占36%重量百 分含量，偏钒酸铵占3%重量百分含量，硝酸锰在该硬化液中占2%的重量百 分含量。
某300MW燃煤机组烟气脱硝工程，烟气中含尘量为55g/Nm3，氮氧化 物浓度为380mg/Nm3，烟气温度为33(TC，其SCR蜂窝式催化剂产品硬化工 艺操作如下
取两批数量相同的成型后干燥好的蜂窝式催化剂单体，其中一批蜂窝式 催化剂单体两端模块两端距离端部33mm处采用硬化液进行浸泡，在温度为 10 40。C下自然固化；在固化好后，将催化剂送入50(TC以上的窑炉中进行煅 烧，使硬化液中转化为有效的硬化和活性组分。
性能测试结果
磨损失重率降低22.4~24.5% (相对于未做端头硬化的催化剂)； 催化剂活性提高11.2~13.5% (相对于端头硬化但未添加活性的催化剂)。
权利要求
1、一种具有活性的催化剂模块边缘硬化液，其特征是该硬化液中包括如下各组分24％～40％重量百分含量的偏硅酸钠、1～3％的硫酸铝以及活性成分，所述活性成分为偏钒酸铵、硫酸亚铁与硝酸锰中的一种或者两种以及两种以上的混合物，且偏钒酸铵在该硬化液中占0～6％的重量百分含量，硫酸亚铁在该硬化液中占0～1％的重量百分含量，硝酸锰在该硬化液中占0～5％的重量百分含量，余量为水。
全文摘要
本发明公开了一种具有活性的催化剂模块边缘硬化液，该硬化液中包括如下各组分30％～50％重量百分含量的硅酸钠以及活性成分，所述活性成分为偏钒酸铵、硫酸亚铁与硝酸锰中的一种或者两种以及两种以上的混合物，且偏钒酸铵在该硬化液中占0～6％的重量百分含量，硫酸亚铁在该硬化液中占0～1％的重量百分含量，硝酸锰在该硬化液中占0～5％的重量百分含量，余量为水。本发明的硬化液使得催化剂模块端部在SCR反应器中更加耐磨损，从而大大提高模块的整体使用寿命和模块强度，相同条件下催化剂模块的磨损失重率可以降低20％，催化剂寿命可提高30％以上。
文档编号B01J35/00GK101474581SQ20091002478
公开日2009年7月8日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者曹莉莉, 祁德祥, 陈建军 申请人:江苏龙源催化剂有限公司