球形脱硝催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明是关于一种球形脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤:1)将堇青石和去离子水置于练泥机中混合均匀；2)在练泥机中加入粘结剂、增韧剂、造孔剂，混炼捏合至混合均匀，得到泥团；3)将所述泥团、去离子水、发酵剂、催化剂活性组分加入练泥机，二次混炼均匀，密封，陈腐，得到混合物；所述混合物的各组分的重量百分比为：堇青石：8?15％；催化剂活性组分：25?35％；粘结剂：1?3％；增韧剂：1?5％；造孔剂：1?5％；发酵剂：1?5％；水：32?63％，上述组分总和为100％；4)将所述混合物三次混炼，制成球形，老化，干燥，得到球形脱硝催化剂。本发明制得的催化剂易清灰，不宜堵塞，能有效的增加气体与催化剂的接触面积，提高催化效率。
【专利说明】
球形脱硝催化剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种催化剂的制备方法，特别是设及一种球形脱硝催化剂的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物能产生光化学烟雾、酸雨、臭氧空桐W及溫室效应，是大气的主要污染物 之一。目前，烟气脱硝是控制燃煤过程中氮氧化物排放的有效方法之一，其中选择性催化还 原（SCR)技术因其脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点，在烟气脱硝过程中得到了 广泛的应用。
[0003] 普通的颗粒状催化剂无法直接应用于锅炉烟气的脱硝工艺，必须具备一定的形状 才能更好的发挥作用，目前工业上常规使用的SCR整体式催化剂主要分为波纹板式、平板式 和蜂窝式Ξ种。
[0004] 波纹板式脱硝催化剂是将催化剂和载体等的混合物黏附在一定的基质上，基质为 W不诱钢金属板压成的金属网，黏附后经过压制、锻烧，将催化剂板组装成催化剂模块。板 式催化剂具有比表面积较小、生产简易、机械强度高的优点，但实际应用中催化剂上下模块 之间容易堵塞，实际活性物质较少。
[0005] 平板式脱硝催化剂是将载体和催化剂活性成分浸溃到催化剂载体的表面，载体为 加强玻璃纤维，波纹式催化剂的优点是重量轻，但活性物质少，在实际应用中经过烟气长时 间磨损后，活性组分大大流失，催化剂寿命缩短，所W波纹式催化剂较多应用在低尘环境 中。
[0006] 蜂窝式脱硝催化剂一般分为两种形式，一种W前处理后的蜂窝陶瓷(如堇青石)为 基质，在其表面涂覆颗粒状催化剂，然后经干燥赔烧得到催化剂;另一种为均质蜂窝型催化 剂，是将制备好的颗粒状催化剂添加合适的添加剂，经过一系列的成型工艺得到催化剂。此 类催化剂的缺点是活性组分较少。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于，提供一种新型的球形脱硝催化剂的制备方法，所要解决 的技术问题使催化剂易清灰，不宜堵塞，有效的增加气体与催化剂的接触面积，提高催化效 率，从而更加适于实用。
[000引本发明的目的及解决其技术问题是采用W下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种球形脱硝催化剂的制备方法，具体包括W下步骤：
[0009] 1)将堇青石和去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0010] 2)在练泥机中加入粘结剂、增初剂、造孔剂，混炼捏合至混合均匀，得到泥团；
[00川 3)将所述泥团、去离子水、发酵剂、催化剂活性组分加入练泥机，二次混炼均匀，密 封，陈腐，得到混合物;所述混合物的各组分的重量百分比为:堇青石:8-15% ;催化剂活性 组分:25-35 % ;粘结剂：1-3 % ;增初剂：1-5 % ;造孔剂：1-5 % ;发酵剂：1-5 % ;水:32-63 %， 上述组分总和为100 %;
[0012] 4)将所述混合物Ξ次混炼，制成球形，老化，干燥，得到球形脱硝催化剂。
[0013] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用W下技术措施进一步实现。
[0014] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的粘结剂为簇甲基纤维素、 娃溶胶或拟薄水侣石。
[0015] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的增初剂为玻璃纤维或聚 乙締醇。
[0016] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的造孔剂为聚氧化乙締或 PMMA微球。
[0017] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的聚氧化乙締分子量为 105-106;所述的PMM微球的孔径尺寸为300nm-150um。
[0018] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的发酵剂为乳酸或硬脂酸。
[0019] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中步骤3)中陈腐时间为20-3化。
[0020] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中步骤4)中的老化时间为20-3化； 干燥溫度为50°C-10(rC，干燥时间为8-15h，般烧溫度为100°C-20(rC，般烧时间为3-化;干 燥结束后W0.5 °C /min-2 °C /min的速率升溫至般烧溫度。
[0021] 优选的，前述的球形脱硝催化剂的制备方法，其中所述的球形脱硝催化剂粒径为 4-12mm〇
[0022] 借由上述技术方案，本发明球形脱硝催化剂的制备方法至少具有下列优点：球形 催化剂有利于清除粘附于催化剂表面的灰尘，能够解决催化剂表面积尘现象，能有效的增 加气体与催化剂的接触面积，提高催化效率。
[0023] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予W实施，W下W本发明的较佳实施例详细说明如后。
【具体实施方式】
[0024] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，W下结合 较佳实施例，对依据本发明提出的球形脱硝催化剂的制备方法其【具体实施方式】、结构、特征 及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的"一实施例"或"实施例"指的不一定是同一 实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0025] 本发明的一个实施例提出的一种球形脱硝催化剂的制备方法，具体包括W下步 骤：
[0026] 1)将堇青石和去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0027] 2)在练泥机中加入粘结剂、增初剂、造孔剂，混炼捏合至混合均匀，得到泥团；
[0028] 所述的粘结剂可W选择为:簇甲基纤维素、娃溶胶或拟薄水侣石;所述的粘结剂所 起到的作用为:使原料更好的混合粘结，制得圆形泥团。
[0029] 所述的增初剂可W选择为:玻璃纤维或聚乙締醇;所述的增初剂所起到的作用为： 提高粘结剂的初性，增加催化剂抗压力。
[0030] 所述的造孔剂可W选择为:聚氧化乙締或PMMA微球;所述的发酵剂所起到的作用 为:增加催化剂的孔桐结构，提高催化剂的比表面积。
[0031] 3)将所述泥团、去离子水、发酵剂、催化剂活性组分加入练泥机，二次混炼均匀，密 封，陈腐，得到混合物;所述混合物的各组分的重量百分比为:堇青石:8-15% ;催化剂活性 组分:25-35 % ;粘结剂：1-3 % ;增初剂：1-5 % ;造孔剂：1-5 % ;发酵剂：1-5 % ;水:32-63 %， 上述组分总和为100 %;
[0032] 所述的发酵剂选择为:乳酸或硬脂酸;其所起到的作用为:在制备催化剂中发酵剂 挥发，增加催化剂塑性。
[0033] 所述的催化剂活性组分选择为:过渡金属或铜系金属氧化物;其所起到的作用为： 在脱硝反应中提高一氧化氮的转化率。
[0034] 4)将所述混合物Ξ次混炼，制成球形，老化，干燥，得到球形脱硝催化剂。
[0035] 所述的球形脱硝催化剂的粒径为4-12mm。
[0036] 实施例1
[0037] 1)将lOg堇青石和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0038] 2)在练泥机中加入1.05g簇甲基纤维素、1.?玻璃纤维、1.5g分子量为105的聚氧 化乙締，混炼捏合30min至混合均匀，得到泥团；
[0039] 3)在所述泥团中加入30mL去离子水、1.5g乳酸、30g氧化姉，加入到练泥机中混炼 3h，混炼均匀后，完全密封，陈腐24h，得到混合物；
[0040] 4)将所述混合物Ξ次混炼化，制成4-6mm球形，老化2地，在马弗炉中70°C干燥12h， 然后程序升溫rC/min升到150°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒径4-6mm球形脱硝催 化剂。
[0041 ] 实施例2
[0042] 1)将15g堇青石和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0043] 2)在练泥机中加入1.5g娃溶胶、1. Ig玻璃纤维、1 .?孔径尺寸300nm的PMMA微球， 混炼捏合40min至混合均匀，得到泥团；
[0044] 3)在所述泥团中加入25mL去离子水、地乳酸、35g的氧化错，加入到练泥机中混炼 5h，混炼均匀后，完全密封，陈腐20h，得到混合物；
[0045] 4)将所述混合物Ξ次混炼化，制成6-8mm球形，老化30h，在马弗炉中50°C干燥15h， 然后程序升溫〇.5°C/min升到100°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒径6-8mm球形脱硝 催化剂。
[0046] 实施例3
[0047] 1)将lOg和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[004引2)在练泥机中加入3g拟薄水侣石、5g玻璃纤维、5g分子量为108的聚氧化乙締，混 炼捏合30min至混合均匀，得到泥团；
[0049] 3)在所述泥团中加入30mL去离子水、5g乳酸、25g的氧化儘，加入到练泥机中混炼 4h，混炼均匀后，完全密封，陈腐20h，得到混合物；
[0050] 4)将所述混合物Ξ次混炼3h，制成8-lOmm球形，老化20h，在马弗炉中100°C干燥 12h，然后程序升溫2°C/min升到200°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒径8-lOmm球形脱 硝催化剂。
[0化1 ] 实施例4
[0052] 1)将lOg堇青石和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0化3] 2)在练泥机中加入2g簇甲基纤维素、2.1g聚乙締醇、：3g孔径尺寸150um的PMMA微 球，混炼捏合50min至混合均匀，得到泥团；
[0054] 3在所述泥团中加入20mL去离子水、3g乳酸、25g的氧化姉，加入到练泥机中混炼 3h，混炼均匀后，完全密封，陈腐30h，得到混合物；
[0化日]4)将上述混合物Ξ次混炼3h，制成10-12mm球形，老化24h，在马弗炉中70°C干燥 12h，然后程序升溫rC/min升到150°C，保持化然后降溫，得到硬度5M化、粒径10-12mm球形 脱硝催化剂。
[0056] 实施例5
[0057] 1)将lOg堇青石和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[005引2)在练泥机中加入2. Ig娃溶胶、1.?玻璃纤维、1.5g分子量为105的聚氧化乙締， 混炼捏合30min至混合均匀，得到泥团；
[0059] 3)在所述泥团中加入30mL去离子水、1.5g硬脂酸、30g氧化姉，加入到练泥机中混 炼化，混炼均匀后，完全密封，陈腐2地，得到混合物；
[0060] 4)将所述混合物Ξ次混炼化，制成4-6mm球形，老化2地，在马弗炉中100°C干燥化， 然后程序升溫rC/min升到500°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒径4-6mm球形脱硝催 化剂。
[0061 ] 实施例6
[0062] 1)将1?堇青石和30mL去离子水置于练泥机中混合均匀；
[0063] 2)在练泥机中加入2.5g拟薄水侣石、1 .?玻璃纤维、1 .?孔径尺寸500nm的PMMA微 球，混炼捏合30min至混合均匀，得到泥团；
[0064] 3)在所述泥团中加入30mL去离子水、1.5g乳酸、30g氧化儘，加入到练泥机中混炼 3h，混炼均匀后，完全密封，陈腐24h，得到混合物；
[00化]4)将所述混合物Ξ次混炼化，制成6-8mm球形，老化2地，在马弗炉中70°C干燥12h， 然后程序升溫1.5°C/min升到500°C，保持化然后降溫，得到硬度5MPa、粒径6-8mm球形脱硝 催化剂。
[0066] 对实施例1-6制得的催化剂及对比例制得的催化剂用于脱硝反应，反应条件和活 性结果见表1。
[0067] 催化剂性能评价：利用模拟烟气测试催化剂脱硝情况，模拟烟气组成为：NO: 500ppm、N曲：50化口111、〇2:5%￥〇1、化为平衡气。烟气流量为10〇11117111111，取不同体积的催化剂 放入固定床反应器进行测试，测试不同溫度下的催化剂脱销效率，控制反应溫度为50-400 °C。采用烟气分析仪检测反应器出口处的NO的浓度。根据式1计算NO转化率，即脱硝率。
[006引 NO 转化率=[(N0in-N00ut)/N0in]X100% (式 1)
[0069]表1.催化剂SCR脱硝反应测试活性结果
[0070]
[0071] W上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依 据本发明的技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发 明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:具体包括以下步骤： 1) 将堇青石和去离子水置于练泥机中混合均匀； 2) 在练泥机中加入粘结剂、增韧剂、造孔剂，混炼捏合至混合均匀，得到泥团； 3) 将所述泥团、去离子水、发酵剂、催化剂活性组分加入练泥机，二次混炼均匀，密封， 陈腐，得到混合物;所述混合物的各组分的重量百分比为：堇青石：8-15% ;催化剂活性组 分:25-35% ;粘结剂：1-3% ;增韧剂：1-5% ;造孔剂：1-5% ;发酵剂：1-5% ;水:32-63%，上 述组分总和为100 %; 4) 将所述混合物三次混炼，制成球形，老化，干燥，得到球形脱硝催化剂。2. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为羧 甲基纤维素、硅溶胶或拟薄水铝石。3. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的增韧剂为玻 璃纤维或聚乙烯醇。4. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的造孔剂为聚 氧化乙烯或PMMA微球。5. 根据权利要求4所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的聚氧化乙烯 分子量为1〇5-1〇 6;所述的PMMA微球的孔径尺寸为300nm-150um。6. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的发酵剂为乳 酸或硬脂酸。7. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中陈腐时间 为20-30h。8. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中的老化时 间为20-30h;干燥温度为50 °C -100 °C，干燥时间为8-15h，煅烧温度为100 °C -200 °C，煅烧时 间为3-7h;干燥结束后以0.5 °C /min-2 °C /min的速率升温至煅烧温度。9. 根据权利要求1所述的球形脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的球形脱硝催 化剂粒径为4-12mm。
【文档编号】B01J35/08GK105964239SQ201610347694
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】于锋, 张轲, 朱明远, 代斌
【申请人】石河子大学