一种提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法与流程

1.本发明涉及脱硝催化剂硬化技术领域，具体涉及提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法。


背景技术：

2.目前，工业窑炉尾气中一般都含有一定浓度的粉尘和氮氧化物(no
x
)，需采用一定的技术工艺进行脱除以避免对环境造成污染。粉尘采用静电除尘或布袋除尘的工艺脱除，氮氧化物多采用选择催化还原(scr)技术进行脱除。但是，根据具体工艺的不同，两种污染物的脱除顺序有前有后。如水泥窑炉尾气中no
x
的脱除就有高温高尘scr技术(先脱硝再除尘)和高温中尘scr技术(先部分除尘再脱硝)。不同工艺对其中所使用的催化剂的性能有不同的要求，尤其是高尘或中尘工况下脱硝对脱硝催化剂的机械性能要求更高。
3.蜂窝式scr脱硝催化剂的机械性能包括两部分：抗压强度和抗磨损强度。抗压强度是对催化剂整体结构机械性能的评价指标，抗磨损强度是对催化剂迎风端物理性能的评价指标。根据目前报道，整体式蜂窝脱硝催化剂一般通过在混炼过程中加入粘结剂提高催化剂整体强度，如公开号为cn111686713a的专利申请提供了一种在催化剂制备过程中加入有机粘结剂(聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和聚氧化乙烯)和无机粘结剂(粘土和硅藻土)的方法来提高脱硝催化剂机械强度，但是现有技术中虽然能够提高脱硝催化剂的机械强度，但是会影响脱硝催化剂的性能。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于现有技术中虽然能够提高脱硝催化剂的机械强度，但是会影响脱硝催化剂的性能。。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
6.一种提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法，包括以下步骤：
7.(1)将低钠拟薄水铝石和去离子水按质量比为1～15:200混合，搅拌，形成溶液，所述低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm；
8.(2)将硝酸溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，调节溶液ph为3～6；
9.(3)将步骤(2)配制好的溶液在50～90℃下充分搅拌一定时间；
10.(4)将蜂窝式脱硝催化剂横放并浸没于步骤(2)的液体中，致使液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内；
11.(5)将浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂从液体中取出竖放，淋干孔道内的液体，再于室温下自然晾干；
12.(6)将步骤(5)中晾干的蜂窝式脱硝催化剂置于250～450℃煅烧，然后自然降温。
13.有益效果：本发明采用低钠拟薄水铝石，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm，避免了由硬化液中钠离子引起的碱中毒失活发生，因此硬化处理对催化剂脱硝活性影响较小。
14.若直接采用硅溶胶或铝溶胶对脱硝催化剂进行硬化，脱硝催化剂的性能会明显降低。本发明直接采用低钠拟薄水铝石制备铝溶胶，且无需加入其它组分如有机胺、草酸、金属离子等，在提高脱硝催化剂机械强度的同时，保持脱硝催化剂的催化活性。
15.通过本发明中的方法，直接对蜂窝式脱硝催化剂进行处理，无需对制备过程进行改进，蜂窝式脱硝催化剂的迎风端及催化剂整体结构强度都得到显著提高，且由于液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，孔道内壁有铝溶胶形成的氧化物层的保护，避免了活性组分的冲刷流失。
16.优选地，所述步骤(2)中的硝酸为分析纯，质量浓度为20～68％。
17.优选地，将步骤(2)配制好的溶液在80℃下2h。
18.优选地，所述步骤(3)中的搅拌时间为2～6h。
19.优选地，所述步骤(4)中的浸渍时间为3～10min。
20.优选地，所述步骤(4)中自然晾干的时间为8～12h。
21.优选地，所述步骤(6)中煅烧时间为3～6h。
22.本发明的优点在于：本发明采用低钠拟薄水铝石，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm，避免了由硬化液中钠离子引起的碱中毒失活发生，因此硬化处理对催化剂脱硝活性影响较小。
23.若直接采用硅溶胶或铝溶胶对脱硝催化剂进行硬化，脱硝催化剂的性能会明显降低。本发明直接采用低钠拟薄水铝石制备铝溶胶，且无需加入其它组分如有机胺、草酸、金属离子等，在提高脱硝催化剂机械强度的同时，保持脱硝催化剂的催化活性。
24.通过本发明中的方法，蜂窝式脱硝催化剂的迎风端及催化剂整体结构强度都得到显著提高，且由于液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，孔道内壁有铝溶胶形成的氧化物层的保护，避免了活性组分的冲刷流失。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
27.实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
28.实施例1
29.提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法，具体包括以下步骤：
30.(1)将低钠拟薄水铝石和去离子水按照1:200的质量比例混合，搅拌，形成溶液，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm即可。
31.(2)将浓度为68％的硝酸溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，调节溶液ph至3。
32.(3)将步骤(2)配制好的溶液在50℃下充分搅拌6h，形成铝溶胶。
33.(4)将成型烧制好的蜂窝式scr脱硝催化剂横放并浸没于步骤(3)液体中，浸渍5min，致使液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，其中横放是指蜂窝式scr脱硝催化剂的孔道
长度方向与液体所在平面平行。
34.(5)将浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂从液体中取出竖放，淋干孔道内的液体，再于室温下自然晾干，晾干时间为8h。
35.(6)将步骤(5)中晾干的浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂在300℃、空气气氛下焙烧3h，自然降温后得到所述结构强化的蜂窝式scr脱硝催化剂。
36.实施例2
37.提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法，具体包括以下步骤：
38.(1)将低钠拟薄水铝石和去离子水按照3:200的质量比例混合，搅拌，形成溶液，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm即可。
39.(2)将浓度为68％的硝酸溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，调节溶液ph至4。
40.(3)将步骤(2)配制好的溶液在75℃下充分搅拌4h，形成铝溶胶。
41.(4)将成型烧制好的蜂窝式scr脱硝催化剂横放并浸没于步骤(3)液体中，浸渍3min，致使液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，其中横放是指蜂窝式scr脱硝催化剂的孔道长度方向与液体所在平面平行。
42.(5)将浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂从液体中取出竖放，淋干孔道内的液体，再于室温下自然晾干，晾干时间为10h。
43.(6)将步骤(5)中晾干的浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂在350℃、空气气氛下焙烧6h，自然降温后得到所述结构强化的蜂窝式scr脱硝催化剂。
44.实施例3
45.提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法，具体包括以下步骤：
46.(1)将低钠拟薄水铝石和去离子水按照12:200的质量比例混合，搅拌，形成溶液，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm即可。
47.(2)将浓度为20％的硝酸溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，调节溶液ph至6。
48.(3)将步骤(2)配制好的溶液在80℃下充分搅拌2h，形成铝溶胶。
49.(4)将成型烧制好的蜂窝式scr脱硝催化剂横放并浸没于步骤(3)液体中，浸渍10min，致使液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，其中横放是指蜂窝式scr脱硝催化剂的孔道长度方向与液体所在平面平行。
50.(5)将浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂从液体中取出竖放，淋干孔道内的液体，再于室温下自然晾干，晾干时间为12h。
51.(6)将步骤(5)中晾干的浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂在400℃、空气气氛下焙烧5h，自然降温后得到所述结构强化的蜂窝式scr脱硝催化剂。
52.实施例4
53.提高整体式蜂窝式脱硝催化剂机械强度的方法，具体包括以下步骤：
54.(1)将低钠拟薄水铝石和去离子水按照4:200的质量比例混合，搅拌，形成溶液，低钠拟薄水铝石中na2o的含量≤20ppm即可。
55.(2)将浓度为40％的硝酸溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，调节溶液ph至5。
56.(3)将步骤(2)配制好的溶液在60℃下充分搅拌5h，形成铝溶胶。
57.(4)将成型烧制好的蜂窝式scr脱硝催化剂横放并浸没于步骤(3)液体中，浸渍7min，致使液体进入蜂窝式脱硝催化剂孔道内，其中横放是指蜂窝式scr脱硝催化剂的孔道
长度方向与液体所在平面平行。
58.(5)将浸渍了铝溶胶的蜂窝式scr脱硝催化剂从液体中取出竖放，淋干孔道内的液体，再于室温下自然晾干，晾干时间为10h。
59.(6)将步骤(5)中晾干的浸渍了液体的蜂窝式scr脱硝催化剂在320℃、空气气氛下焙烧4h，自然降温后得到所述结构强化的蜂窝式scr脱硝催化剂。
60.对实施例1-4得到的整体结构硬化的蜂窝式scr脱硝催化剂单体进行了抗压强度、端面磨损率及脱硝效率的检测，同时与未处理样品进行了比较。其中，抗压强度检测按照国标《gb/t 31587-2015蜂窝式烟气脱硝催化剂》中“6.4.1抗压强度的测定”进行测试；端面磨损率检测按照国标《gb/t 31587-2015蜂窝式烟气脱硝催化剂》中“6.4.2磨损率的测定”进行测试；脱硝性能评价按照如下条件进行：ghsv＝15000h-1
，600ppm no，n(nh3)/n(no)＝1:1，6％o2，其余为ar，40ml催化剂，反应温度300℃。检测结果如表1所示。
61.表1 催化剂抗压强度、磨损率及脱硝效率
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表1测试结果表明，实施例1-4中采用本发明提供的硬化液对蜂窝式scr脱硝催化剂进行整体硬化后，催化剂的抗压强度及端面磨损率相较于对比例得到明显改善，从脱硝效率可以看出采用本发明提供的硬化液对scr脱硝催化剂的催化性能影响较小。因此，采用本发明提供的硬化液不仅可以提升蜂窝式scr脱硝催化剂的整体结构强度，还能一定程度保证催化剂的催化性能。
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以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。