阅读说明：本技术 一种scr脱硝催化剂及其制备方法 (SCR denitration catalyst and preparation method thereof ) 是由 吴光勇 赵延强 董俊杰 董殿英 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种SCR脱硝催化剂及其制备方法；SCR脱硝催化剂包括纯钛白粉、七钼酸铵、5%钛白、硬脂酸、乳酸、氨水、去离子水、木浆、玻璃纤维、偏钒酸铵溶液(浓度为0.7%)、羧甲基纤维素和聚氧化乙烯；其制备方法为：溶解偏钒酸铵至氨水内、分批投料混炼、一次陈腐、过滤并预挤出、二次陈腐、挤出、干燥、烘焙和切割包装；本发明的SCR脱硝催化剂可用于对烟气的脱硝处理,其具有使用混合挤出法制备处所需的钼含量较高的催化剂的优点。(The invention discloses an SCR denitration catalyst and a preparation method thereof; the SCR denitration catalyst comprises pure titanium dioxide, ammonium heptamolybdate, 5% titanium dioxide, stearic acid, lactic acid, ammonia water, deionized water, wood pulp, glass fiber, ammonium metavanadate solution (the concentration is 0.7%), carboxymethyl cellulose and polyethylene oxide; the preparation method comprises the following steps: dissolving ammonium metavanadate into ammonia water, feeding and mixing in batches, carrying out primary ageing, filtering and pre-extruding, carrying out secondary ageing, extruding, drying, baking, cutting and packaging; the SCR denitration catalyst can be used for denitration treatment of flue gas, and has the advantage of preparing the catalyst with high molybdenum content by using a mixing extrusion method.)

一种SCR脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，更具体地说，它涉及一种SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

传统的SCR脱硝技术进行的温度在300℃以上，但催化剂的放置第中存在大量的粉尘，非常容易出现催化剂中毒，故低温SCR脱硝技术的进行温度在300℃以下，有效的解决了传统SCR脱硝技术存在的问题；SCR脱硝催化剂用于低温情况时，往往需要加入钼元素，从而达到提高催化剂的低温性能。

现有的蜂窝式低温SCR脱硝催化剂的生产方法主要分为涂覆法和混合挤出法，涂覆法是在蜂窝陶瓷的表面涂覆颗粒状催化剂，然后经过干燥焙烧得到所需的催化剂，但此种催化剂活性组分较少；混合挤出法是将制备好的颗粒状催化剂加入合适的添加剂，经过各类工序，最终得到所需的催化剂。

但是，目前钼含量较高的催化剂使用混合挤出法在挤出阶段难以成型。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种SCR脱硝催化剂，其具有可使用混合挤出法制备出钼含量高的催化剂的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，其具有使用混合挤出法制备出所需的钼含量较高的催化剂的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种SCR脱硝催化剂，所述SCR脱硝催化剂由包含以下重量份的原料制成：纯钛白粉480-550份、七钼酸铵30-35份、5％钛白95-105份、硬脂酸1-1.5份、乳酸3.8-4.2份、氨水43-51份、去离子水290-327份、木浆3-4份、玻璃纤维35-40份、偏钒酸铵溶液(浓度为0.7％)5-10份、羧甲基纤维素1-2份和聚氧化乙烯5-8份。

通过采用上述技术方案，在SCR催化剂中加入了硬脂酸，提高了混合挤出法制备出钼含量高的催化剂的挤出率，从而降低了催化剂混合挤出法的失败率；同时通过增加钼元素，提高了催化剂的低温性能。

进一步地，原料中添加铈的氧化物20-30份。

通过采用上述技术方案，当铈掺杂时，温度达到250℃时，催化剂表面有硫酸氢氨和硫酸氨生成，铈掺杂能够提高催化剂的B酸位和表面化学吸附氧，铈与烟气中的二氧化硫和水结合生成硫酸铈盐，从而抑制硫酸铵盐的生成；通过铈的氧化物起到了SCR脱硝催化剂抗硫的功效。

进一步地，原料中添加高岭土20-30份。

通过采用上述技术方案，高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩，在SCR脱硝催化剂内添加高岭土可提高其混合挤出成型的可塑性。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种根据权利要求1-3任一项所述的SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将250-300份的纯钛白粉、30-35份的七钼酸铵、95-105份的5％钛白、1-1.5份的硬脂酸、3.8-4.2份的乳酸、铈的氧化物20-30份、高岭土20-30份、30-35份的氨水和240-260份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将100-110份的纯钛白粉和17-20份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将130-140份的纯钛白粉和5-6份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将3-4份的木浆、35-40份的玻璃纤维、5-10份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和25-35份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将5-6份的氨水、0.5-1份的羧甲基纤维素和2.5-4份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

最终将3-4份的氨水、8-12份的去离子水、0.5-1份的羧甲基纤维素和2.5-4份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装。

通过采用上述技术方案，将不同组分的重量份分批投料混炼，可以使得原料混炼的更为均匀，其次，陈腐挤出的过程中，添加了预挤出这个步骤，提高了最终挤出时的挤出效果，减少了挤出的失败率；在干燥过程中通过不同温度不同方法的干燥步骤，减轻了被挤压出的蜂窝状的方块在高温的作用下开裂的情况，提高了最终的成品率。

进一步地，所述S3步骤中，一次陈腐的时间为5-8h，二次陈腐的时间为10-20h。

通过采用上述技术方案，第一次陈腐后进行预挤出，陈腐时间较短，预挤出的依旧是粉料，此后再经过二次陈腐，再进行挤出，即可提高挤出成型的成功率。

进一步地，所述S3步骤中，挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为700-1000mm/min。

通过采用上述技术方案，通过控制挤出机的挤出速度，在保证挤出的速率的情况下，挤出的成品率得到了提高。

进一步地，所述S4步骤中，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，一次干燥时间为8-12天；二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为5-15h。

通过采用上述技术方案，通过第一次温度较低的一级干燥，把蜂窝式的方块内的水分通过热蒸汽的方式进行缓慢的烘干，当蜂窝式的方块内的大部分水汽被烘干后，进行第二次温度较高的二级干燥，从而完成最终的干燥步骤；通过把干燥分为两步，使得蜂窝式的方块内的水汽可以循序渐进的方式被去除，减少高温快速去除时导致的蜂窝式方块开裂的情况发生。

进一步地，所述S4步骤中，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草。

通过采用上述技术方案，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草，可减少热蒸汽管在对蜂窝式的方块进行热蒸汽干燥时，蒸汽直接喷射在蜂窝式的方块上导致其瞬间干燥开裂，故通过浸润过水的稻草堆堆热蒸汽起到缓冲的作用，减少了蜂窝式的方块的干裂。

进一步地，所述S5步骤中，最大焙烧温度为600-620℃，焙烧阶段的时间为30-35h。

通过采用上述技术方案，焙烧时可通过加热焙烧再加热再焙烧的四步进行，分两次进行升温，可减少温度过高时，蜂窝式的方块发生开裂的情况。

进一步地，所述S6步骤中，蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

通过采用上述技术方案，切割后的碎料重新返回S1步骤进行回收使用，提高了材料的利用率，降低了生产成本。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、由于本发明采用分批投料混炼并在挤出前增加预挤出步骤，通过增加硬脂酸，使用混合挤出法制备出钼含量高的催化剂的效果。

第二、本发明中优选采用一级干燥和二级干燥的干燥方式，通过第一次温度较低的一级干燥，把蜂窝式的方块内的水分通过热蒸汽的方式进行缓慢的烘干，当蜂窝式的方块内的大部分水汽被烘干后，进行第二次温度较高的二级干燥，从而完成最终的干燥步骤；通过把干燥分为两步，使得蜂窝式的方块内的水汽可以循序渐进的方式被去除，减少高温快速去除时导致的蜂窝式方块开裂的情况发生。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

实施例1：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将250份的纯钛白粉、30份的七钼酸铵、95份的5％钛白、1份的硬脂酸、3.8份的乳酸、铈的氧化物20份、高岭土20份、30份的氨水和240份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将100份的纯钛白粉和17份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将130份的纯钛白粉和5份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将3份的木浆、35份的玻璃纤维、5份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和25份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将5份的氨水、0.5份的羧甲基纤维素和2.5份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；最终将3份的氨水、8份的去离子水、0.5份的羧甲基纤维素和2.5份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐，一次陈腐的时间为5-8h；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐，二次陈腐的时间为10h；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块，其中挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为700mm/min；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，并通过恒湿升温阶段、恒湿恒温阶段、恒温降湿阶段和平缓降温阶段，一次干燥时间为8天，最高温度为55℃，最大湿度为75％，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥，二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为5h，温度为60℃；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙，最大焙烧温度为600℃，焙烧阶段的时间为30h；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装；蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

实施例2：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将260份的纯钛白粉、33份的七钼酸铵、100份的5％钛白、1.3份的硬脂酸、4份的乳酸、铈的氧化物24份、高岭土26份、32份的氨水和250份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将105份的纯钛白粉和18份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将135份的纯钛白粉和5.5份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将3.5份的木浆、37份的玻璃纤维、6份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和30份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将5.5份的氨水、0.6份的羧甲基纤维素和2.8份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

最终将3.8份的氨水、10份的去离子水、0.6份的羧甲基纤维素和2.8份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐，一次陈腐的时间为6h；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐，二次陈腐的时间为15h；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块，其中挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为850mm/min；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，并通过恒湿升温阶段、恒湿恒温阶段、恒温降湿阶段和平缓降温阶段，一次干燥时间为10天，最高温度为60℃，最大湿度为80％，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥，二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为10h，温度为62℃；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙，最大焙烧温度为610℃，焙烧阶段的时间为32h；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装；蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

实施例3：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将300份的纯钛白粉、35份的七钼酸铵、105份的5％钛白、1.5份的硬脂酸、4.2份的乳酸、铈的氧化物30份、高岭土30份、35份的氨水和260份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将110份的纯钛白粉和20份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将140份的纯钛白粉和6份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将4份的木浆、40份的玻璃纤维、10份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和35份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将6份的氨水、1份的羧甲基纤维素和4份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；最终将4份的氨水、12份的去离子水、1份的羧甲基纤维素和4份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐，一次陈腐的时间为8h；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐，二次陈腐的时间为20h；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块，其中挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为1000mm/min；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，并通过恒湿升温阶段、恒湿恒温阶段、恒温降湿阶段和平缓降温阶段，一次干燥时间为12天，最高温度为65℃，最大湿度为85％，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥，二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为15h，温度为65℃；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙，最大焙烧温度为620℃，焙烧阶段的时间为35h；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装；蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

实施例4：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将280份的纯钛白粉、34份的七钼酸铵、102份的5％钛白、1.4份的硬脂酸、4.1份的乳酸、铈的氧化物28份、高岭土27份、34份的氨水和255份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将107份的纯钛白粉和19份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将138份的纯钛白粉和5.8份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将3.6份的木浆、38份的玻璃纤维、8份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和33份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将5.8份的氨水、0.7份的羧甲基纤维素和3.6份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

最终将3.7份的氨水、11份的去离子水、0.7份的羧甲基纤维素和3.6份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐，一次陈腐的时间为7h；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐，二次陈腐的时间为18h；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块，其中挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为900mm/min；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，并通过恒湿升温阶段、恒湿恒温阶段、恒温降湿阶段和平缓降温阶段，一次干燥时间为11天，最高温度为63℃，最大湿度为82％，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥，二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为12h，温度为61℃；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙，最大焙烧温度为615℃，焙烧阶段的时间为34h；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装；蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

实施例5：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：

S1、溶解：称取配比好的偏钒酸铵溶解至NH₃含量为20％的氨水内，充分搅拌，备用；

S2、分批投料混炼：常温下将255份的纯钛白粉、31份的七钼酸铵、98份的5％钛白、1.1份的硬脂酸、3.9份的乳酸、铈的氧化物26份、高岭土27份、31份的氨水和345份的去离子水投入高速混合机进行混炼；

接下来将102份的纯钛白粉和18份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将132份的纯钛白粉和5.2份的氨水投入高速混合机一起混炼；

接下来将3.2份的木浆、36份的玻璃纤维、6份的偏钒酸铵溶液(0.7％)和28份的去离子水投入高速混合机一起混炼；

接下来将5.3份的氨水、0.6份的羧甲基纤维素和2.8份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

最终将3.2份的氨水、9份的去离子水、0.6份的羧甲基纤维素和2.8份的聚氧化乙烯投入高速混合机一起混炼；

S3、成型：首先把混炼好的粉料，进行一次陈腐，一次陈腐的时间为6h；并进行过滤后投放至预挤出机内进行预挤出；

其次预挤出后的粉料进行二次陈腐，二次陈腐的时间为12h；最终投放至挤出机进行挤出得到蜂窝状的方块，其中挤出机挤出蜂窝状的方块时的挤出速度为750mm/min；

S4、干燥：首先把蜂窝状的方块摆放在架子上在干燥室内进行一次干燥，一次干燥采用的是以水蒸气为热源的热力干燥方式，并通过恒湿升温阶段、恒湿恒温阶段、恒温降湿阶段和平缓降温阶段，一次干燥时间为9天，最高温度为58℃，最大湿度为76％，一次干燥的干燥室内，在热蒸汽管上铺设浸润过水的稻草；

一次干燥结束后，把蜂窝状的方块送进窑炉内进行二次干燥，二次干燥的干燥介质为热空气，二次干燥的时间为8h，温度为62℃；

S5、烘焙：将经过干燥的蜂窝状的方块送进网带窑内进行最终的烘焙，最大焙烧温度为615℃，焙烧阶段的时间为31h；

S6、切割包装：把烘焙好后放凉的蜂窝状的方块通过双头切割机进行切割，并进行包装；蜂窝状的方块切割后的边角料可重新返回S1步骤进行回收使用。

对比例

对比例1：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，与实施例1的区别在于，组分中未添加了铈的氧化物。

对比例2：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，与实施例1的区别在于，组分中未添加了高岭土。

性能检测试验

取实施例1-5和对比例1-2中的方法制备SCR脱硝催化剂各5块，并按照以下方法检测SCR脱硝催化剂的各项性能，由同一实施例或对比例制得SCR脱硝催化剂，测试结果如表1所示：1、催化剂活性：按照《SCR烟气脱硝催化剂活性在线测试方法》，即在保持机组稳定运行的条件下(机组负荷、烟气量、SCR反应器入口NOx质量浓度、SCR反应器入口温度、氧量等主要参数稳定)，对SCR反应器出、入口NOx质量浓度、氧量、NH3逃逸率、SO2/SO3转化率、烟气温度、喷氨量等参数进行测试，在已知催化剂比表面积的情况下，对催化剂活性进行计算分析。

2、脱硝效率：按照GB/T31587-2015《蜂窝式烟气脱硝催化剂》中的方法将待检测的SCR脱硝催化剂的脱硝效率。

表1各实施例和各对比例制得的SCR脱硝催化剂性能测试结果

测试项目	催化剂活性(mh<sup>-1</sup>)	脱硝效率(％)
			实施例1	37.43	83.12
实施例2	40.92	84.57
			实施例3	38.96	83.24
实施例4	39.26	83.77
			实施例5	38.07	83.36
对比例1	36.55	81.31
			对比例2	37.12	82.96

从表1可以看出，按照实施例1-5中方法制备的SCR脱硝催化剂的催化剂活性在37.43m/h-40.92m/h之间，催化剂活性较好说明催化剂的使用寿命长、降低运行费用；脱硝效率达到83.12％-84.57％，起到了较高的脱硝率。

对比例1因未在组分中添加铈的氧化物，导致对比例1制备处的SCR脱硝催化剂的催化剂活性为36.55m/h，其催化剂的活性较低低，脱硝效率为81.31％也有了一定幅度的降低，说明铈的氧化物对于SCR脱硝催化剂的抗硫效果，减轻SCR脱硝催化剂的中毒现象有一定效果。

对比例2因未在组分中添加高岭土，导致对比例2制备处的SCR脱硝催化剂的催化剂活性为37.12m/h，其催化剂的活性较低低，脱硝效率为82.96％也有了一定幅度的降低，说明添加高岭土提高SCR脱硝催化剂成型对催化剂活性有一定影响，并且进一步说明了添加铈的氧化物对提高SCR脱硝催化剂的活性有一定的效果。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。