一种煤渣制备的涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体及其制备方法

1.一种涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体的制备方法，其特征在于，每100kg工业煤渣制备涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体的制备方法包括如下步骤：
（1）将工业煤渣放入焙烧炉中，恒温焙烧，得到焙烧工业煤渣；
（2）将所述焙烧工业煤渣粉碎，过筛得到工业煤渣粉料；
（3）将乙醇胺和氨水加入到水中，配置成a溶液；
（4）将纸浆、羧甲基纤维素钠、聚氧化乙烯加入到水中，配置成b溶液；
（5）将所述工业煤渣粉料，玻璃纤维和硬脂酸混合均匀，先后加入a溶液和b溶液，进行捏合，得到捏合物；
（6）将所述捏合物预挤、陈腐、成型、干燥、焙烧，得到焙烧捏合物；
（7）将焙烧捏合物放入到二氧化钛浆料中浸泡，干燥，焙烧得到涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体；
所述步骤（1）中，所述恒温焙烧的温度为500‑610℃，所述恒温焙烧的时间为3h；
所述步骤（2）中，过筛标准为90%以上所述工业煤渣大于200目；
所述步骤（3）中，所述乙醇胺的用量为1.20‑1.50 kg，所述氨水的用量为3‑5kg，所述水的用量为10‑11kg；
所述步骤（4）中，所述纸浆的用量为0.18‑0.20 kg，所述羧甲基纤维素钠 0.35‑0.45 kg，所述聚氧化乙烯的用量为0.30‑0.35kg，所述水的用量为26kg；
所述步骤（5）中，所述玻璃纤维的用量为3‑6kg，所述硬脂酸的用量为0.30‑0.50kg，所述捏合的时间为60min；
所述步骤（6）中，所述预挤的次数为2次，所述陈腐的时间为24h，所述干燥的温度为70‑
90℃，所述干燥的时间为10h，所述焙烧的温度为580‑630℃，所述焙烧的时间为3h；
所述步骤（7）中，所述二氧化钛浆料中二氧化钛的含量为10‑50%；所述浸泡的时间为
3h，所述干燥的温度为室温，所述干燥的时间为5h，所述焙烧的温度为500℃。
2.一种涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体由权利要求1任一项所述的制备方法制备得到。
3.根据权利要求2所述的一种涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体核心由工业煤渣制备，所述催化剂载体表面涂覆一层氧化TiO2无机氧化物，所述催化剂载体中TiO2的含量为1.8‑8.8%。

一种煤渣制备的涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体及其制备\n方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种煤渣制备的涂覆型SCR烟道气涂覆型脱硝催化剂载体及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 我国是世界上最大的能源消费国，同时，我国也是世界上生产和消费煤炭最多的国家，据国家统计局数据，在2018年，我国煤炭的产量和消费量分别约占全球总量的46.0％和50.5％，2006‑2018年期间，我国煤炭的消费量占全部能源消费总量的57％以上。根据我国的能量现状，在相当长的时间内，煤炭仍将在我国的能源结构中占绝对主导地位。我国煤炭超过80％的用量都直接用来燃烧，在煤炭燃烧的过程中产生的硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和烟尘等污染物进入大气后会对生态环境和人体健康造成严重危害。\n[0003] 氮氧化物作为我国大气环境的主要污染气体之一，不仅仅造成酸雨，光化学污染等环境问题，还是PM2.5的主要组成成分。最有效治疗氮氧化物的治理方法是氨选择性催化还原法(NH3‑SCR)，该方法在世界上固定源NOx的去除应用最广泛，该技术的主要核心技术SCR催化剂目前主要为V2O5/TiO2催化剂，TiO2作为催化剂载体在催化剂中的含量达93％以上。目前，我国的SCR催化剂需求量巨大，我国单火力发电锅炉就需要100多万立方SCR催化剂，其消耗大量的二氧化钛资源。煤炭燃烧之后，不仅产生大量的硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)等气体污染物，同时还产生大量的煤渣。目前，我国的煤渣除了少量被用于制造水泥、砖和耐火材料外，大量的煤渣被采取填埋处理，此举不仅占用了大量的土地，还造成了新的污染。因此，如何减少TiO2在催化剂中的使用量和实现煤渣的再利用是目前急需解决的问题。\n发明内容\n[0004] 针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种使用工业煤渣制备的原料易得，成本低且Ti02含量低的SCR烟道气涂覆型脱硝催化剂载体。\n[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：\n[0006] 本发明提供了一种涂覆型脱硝催化剂载体的制备方法，每100kg工业煤渣制备SCR烟道气脱硝催化剂载体的制备方法包括如下步骤：\n[0007] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，恒温焙烧，得到焙烧工业煤渣；\n[0008] (2)将所述焙烧工业煤渣粉碎，过筛得到工业煤渣粉料；\n[0009] (3)将乙醇胺和氨水加入到水中，配置成a溶液；\n[0010] (4)将纸浆、羧甲基纤维素钠、聚氧化乙烯加入到水中，配置成b溶液；\n[0011] (5)将所述工业煤渣粉料，玻璃纤维和硬脂酸混合均匀，先后加入a溶液和b溶液，进行捏合，得到捏合物；\n[0012] (6)将所述捏合物预挤、陈腐、成型、干燥、焙烧，得到焙烧捏合物；\n[0013] (7)将焙烧捏合物放入到二氧化钛浆料中浸泡，干燥，焙烧得到涂覆型SCR烟道气脱硝催化剂载体。\n[0014] 优选地，所述步骤(1)中，所述恒温焙烧的温度为500‑610℃；所述恒温焙烧的时间为3h。\n[0015] 优选地，所述步骤(2)中，过筛标准为90％以上所述工业煤渣大于200目。\n[0016] 优选地，所述步骤(3)中，所述乙醇胺的用量为1.20‑1.50kg，所述氨水的用量为3‑\n5kg，所述水的用量为10‑11kg。\n[0017] 优选地，所述步骤(4)中，所述纸浆的用量为0.18‑0.20kg，所述羧甲基纤维素钠\n0.35‑0.45kg，所述聚氧化乙烯的用量为0.30‑0.35kg，所述水的用量为26kg。\n[0018] 优选地，所述步骤(5)中，所述玻璃纤维的用量为3‑6kg，所述硬脂酸的用量为\n0.30‑0.50kg，所述捏合的时间为60min。\n[0019] 优选地，所述步骤(6)中，所述预挤的次数为2次，所述陈腐的时间为24h，所述干燥的温度为70‑90℃，所述干燥的时间为10h，所述焙烧的温度为580‑630℃，所述焙烧的时间为3h。\n[0020] 优选地，所述步骤(7)中，所述粘结剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素，所述二氧化钛浆料中二氧化钛的含量为10‑50％；所述浸泡的时间为3h，所述干燥的温度为室温，所述干燥的时间为5h，所述焙烧的温度为500℃。\n[0021] 此外，本发明提供了一种涂覆型脱硝催化剂载体，所述催化剂载体由权利要求1‑9任一项所述的制备方法制备得到。\n[0022] 优选地，所述催化剂载体核心由工业煤渣制备，所述催化剂载体表面涂覆一层氧化TiO2无机氧化物，所述催化剂载体中TiO2的含量为1.8‑8.8％。\n[0023] 本发明的有益效果在于：\n[0024] 本发明以煤渣作为SCR催化剂的支撑体‑‑蜂窝材料，然后在煤渣上通过水，二氧化钛，粘结剂制成二氧化钛浆料将二氧化钛涂覆在煤渣表面，本专利所发明的涂覆型催化剂显著降低了SCR催化剂中对二氧化钛的使用，在降低催化剂成本的同时，又充分利用了工业废料。\n[0025] 此外，使用本发明涂覆型SCR脱硝催化剂载体所制备的脱硝催化剂具有优异的脱硝活性，且反应温度的窗口较宽。\n附图说明\n[0026] 图1脱硝装置示意图\n[0027] 1‑氧气标气，2‑氧化氮(NO)标气，3‑氨气标气，4‑流量计，5‑气体混合器，6‑催化剂填装层，7‑电炉温度控制器，8‑吸收液，9‑烟气分析仪。\n具体实施方式\n[0028] 实施例1\n[0029] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0030] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎使80％的粉料大于300目；\n[0031] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0032] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0033] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0034] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体A。\n[0035] 实施例2\n[0036] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0037] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0038] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0039] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0040] (5)称取100.00kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0041] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n500℃恒温焙烧3h；\n[0042] (7)将焙烧后的物料放入含有20％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，600℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体B。\n[0043] 实施例3\n[0044] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，560℃恒温焙烧3h；\n[0045] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0046] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0047] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0048] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0049] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0050] (7)将焙烧后的物料放入含有30％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体C。\n[0051] 实施例4\n[0052] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0053] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0054] (3)将1.50kg乙醇胺、3kg氨水和11kg水配制成a溶液；\n[0055] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.30kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0056] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、3kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0057] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，90℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0058] (7)将焙烧后的物料放入含有20％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体D。\n[0059] 实施例5\n[0060] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，610℃恒温焙烧3h；\n[0061] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使90％的粉料大于300目；\n[0062] (3)将1.30kg乙醇胺、4kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0063] (4)将0.20kg纸浆、0.45kg羧甲基纤维素钠、0.30kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0064] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、6kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0065] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，90℃干燥10h，\n630℃恒温焙烧3h；\n[0066] (7)将焙烧后的物料放入含有20％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体E。\n[0067] 实施例6\n[0068] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0069] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0070] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0071] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0072] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0073] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0074] (7)将焙烧后的物料放入含有10％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体F。\n[0075] 实施例7\n[0076] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0077] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0078] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0079] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0080] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0081] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0082] (7)将焙烧后的物料放入含有35％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体G。\n[0083] 实施例8\n[0084] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0085] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0086] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0087] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0088] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0089] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0090] (7)将焙烧后的物料放入含有40％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体H。\n[0091] 实施例9\n[0092] (1)将工业煤渣放入焙烧炉中，500℃恒温焙烧3h；\n[0093] (2)将焙烧的工业煤渣粉碎，使80％的粉料大于300目；\n[0094] (3)将1.20kg乙醇胺、5kg氨水和10kg水配制成a溶液；\n[0095] (4)将0.18kg纸浆、0.35kg羧甲基纤维素钠、0.35kg聚氧化乙烯和26kg水配制成b溶液；\n[0096] (5)称取100kg的粉碎好的工业煤渣粉料、5kg玻璃纤维、0.50kg硬脂酸加入到捏合机中，加入a溶液和b溶液，捏合60min；\n[0097] (6)捏合后的物料经过过滤预挤机，预挤2次，陈腐24h，然后成型，70℃干燥10h，\n580℃恒温焙烧3h；\n[0098] (7)将焙烧后的物料放入含有50％二氧化钛的二氧化钛浆料中浸泡3h，取出使用空气气流吹掉多余的二氧化钛浆料，室温干燥5h后，500℃焙烧3h，得到涂覆型催化剂载体I。\n[0099] 实验方法\n[0100] 1.采用相同的浸渍方法对实施例1‑9所制备得到的涂覆型催化剂载体A‑I浸渍负载1.00％的V2O5活性组分，采用同样的方法干燥，焙烧得到SCR烟道气脱硝催化剂。\n[0101] 2.测定涂覆型催化剂载体的粉碎强度和孔容，并测定由其制备的SCR脱硝催化剂的脱硝活性。\n[0102] 催化剂的脱硝活性评价在连续固定床催化反应器中进行，整个评价装置有配气、反应和烟气分析测试三部分组成。\n[0103] 配气部分有高压钢瓶气瓶、聚四氟乙烯材料管、流量计、气体混合器及保温带组成。气瓶中的NH3的浓度为20％，NO的浓度为10％。N2使用的是工业氮，O2为工业氧。模拟烟气通过流量计进入气体混合器混合后再进入反应器。\n[0104] 反应压力为常压，原料工业气中n(NO):n(NH3)＝1:1，工艺气空速19000h‑1，反应温度范围220‑380℃。\n[0105] NOx转化率由反应前后NOx的浓度计算：\n[0106] η＝(C0‑C1)/C0*100％\n[0107] 式中：η‑代表的是脱硝率，单位：％\n[0108] C0‑代表的反应前的NO的浓度，单位：ppm\n[0109] C1‑代表的反应后的NO的浓度，单位：ppm\n[0110] 实验结果：\n[0111] 表1载体组成\n[0112]\n[0113] 表2载体的抗压强度、磨损强度、孔容\n[0114]\n[0115]\n[0116] 表3催化剂活性测定试验结果\n[0117]\n[0118] 从实验结果可以看出，本发明所制备的涂覆型催化剂载体的轴向抗压强度、径向抗压强度和磨损强度均达到工业催化剂的标准；同时，利用本发明载体所制备的脱硝催化剂的脱硝活性高且反应温度窗口较宽。\n[0119] 上述实施例和结果显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。\n本行业的技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书只用于说明本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。