一種耐溫工業煙氣脫硫催化劑的製備方法與流程
2023-04-30 00:51:41 1
本發明涉及一種工業煙氣脫硫催化劑的製備，具體涉及一種耐溫工業煙氣脫硫催化劑的製備方法。
背景技術：
隨著世界各國工業化進程的不斷加深，so2汙染已超過煙塵汙染成為大氣環境的第一大汙染物。它對人們的身體健康影響越來越大，也制約著社會經濟的發展。在這一過程中，人類既享用著各類能源給我們帶來的便利，也為能源的使用付出了巨大代價，如工業煙氣中so2的排放對空氣造成汙染，以及所帶來的次生災害——酸雨。因此減少so2排放是人類目前大氣汙染控制領域最緊迫的任務，否則，這將對我國經濟，乃至全球經濟造成不可估量的損失。
世界各國對煙氣脫硫都非常重視，已開發了數十種行之有效的脫硫技術，其中廣泛採用的煙氣脫硫技術有:石灰/石灰石-溼法,旋轉噴霧半乾法(lsd)，爐內噴鈣增溼活化法(lifac)，海水煙氣脫硫法，氨法煙氣脫硫，簡易溼式脫硫除塵一體化技術。這幾種脫硫方法雖然都有不同的優點，但也存在著不同程度的缺陷和不足。例如，建設費用高，產生的脫硫物較難處理，有二次汙染，系統複雜，啟停不便，脫硫系統存在磨損堵塞等問題。
煙氣脫硫的技術雖然日臻完善，但在大多數國家，尤其是在能源結構中煤炭佔較大比例的國家中，其推廣和普及卻舉步唯艱，主要是巨額的投資和高昂的運行費用使企業背上了沉重的負擔，難以承受。所以必須開發一種效率高，運行費用低的脫硫催化劑解決現存問題。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種耐溫高效工業煙氣脫硫催化劑的製備方法，該催化劑具有孔容積大、比表面積高，同時具有耐溫性能強的特點，從而有效提高煙氣so2轉化率。
為解決上述技術問題，本發明提供一種耐溫工業煙氣脫硫催化劑的製備方法，包括以下步驟：
(1)將濃度以氧化鋁計為100～150g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為150～300g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在50-80℃，ph值為5-9。
(2)中和結束後向合成釜中加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在70～90℃溫度下，老化5-15h。
(3)老化結束後，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中烘乾，控制烘乾溫度在80-110℃，然後在焙燒窯中焙燒3h，控制焙燒溫度在450-580℃，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,混合物質量濃度(以氧化物計)為1.5-5.0wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅、氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)中所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為8-36h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥3-5h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)乾燥後的成型催化劑送入焙燒窯中，在550-750℃下焙燒2-7h；
(10)將步驟(9)焙燒後的成型催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品工業煙氣脫硫催化劑。
在本發明一個較佳實例中，所述步驟(2)中耐溫助劑為硝酸鑭、硝酸鈰中的一種或兩種。
在本發明一個較佳實例中，所述步驟(4)中粘結劑為硝酸、cmc、丙烯酸酯、聚氨酯中的一種或兩種以上。
在本發明一個較佳實例中，所述步驟(6)中混合物的質量濃度(以氧化物計)為2.0-3.5wt％。
在本發明一個較佳實例中，所述的步驟(7)中浸漬時間為10-20h。
在本發明一個較佳實例中，所述的步驟(9)中焙燒溫度為580-630℃，焙燒時間為3-5h。
本發明的有益效果是：
1、利用含有一定的稀土和鹼土金屬元素的擬薄水鋁石與粘結劑成型製備出催化劑載體，具有孔容積大、比表面積高、耐溫性能好的優點；
2、利用該催化劑載體具有孔容積大，比表面積高的特點，使其單位體積內可負載更多的貴金屬，從而有效提高煙氣中so2轉化率。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
(1)將濃度以氧化鋁計為100g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為150g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在65℃，ph值為7.5；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在75℃溫度下，老化10h；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為2.0wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為20h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥3h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在550℃焙燒3h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
實施例2
(1)將濃度以氧化鋁計為150g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為300g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在75℃，ph值為8；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在90℃溫度下，老化12h；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為3.5wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為36h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥5h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在750℃焙燒7h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
實施例3
(1)將濃度以氧化鋁計為120g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為200g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在80℃，ph值為8.5；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在80℃溫度下，老化15；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為3.0wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為24h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥4h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在650℃焙燒5h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品-工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
實施例4
(1)將濃度以氧化鋁計為140g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為250g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在80℃，ph值為8.2；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在85℃溫度下，老化15；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為4.0wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為32h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥4.5h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在700℃焙燒6.5h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品-工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
實施例5
(1)將濃度以氧化鋁計為120g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為180g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在85℃，ph值為8.1；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在70℃溫度下，老化12h；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為2.2wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(5)所得的催化劑載體放入步驟(6)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為12h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥3.5h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在550℃焙燒2.5h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品-工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
實施例6
(1)將濃度以氧化鋁計為100g/l的硝酸鋁溶液和濃度以氧化鋁計為300g/l偏鋁酸鈉溶液在合成釜中機械攪拌連續成膠進行中和反應，控制反應溫度在75℃，ph值為7.5；
(2)中和結束後加入耐溫助劑，然後將反應液全部移入老化罐，在90℃溫度下，老化12h；
(3)老化結束時，連續洗滌4～5次得擬薄水鋁石濾餅；
(4)將擬薄水鋁石濾餅與粘結劑在真空練泥機中進行捏合，然後經真空擠出機擠壓成蜂窩狀載體；
(5)擠壓成型的蜂窩狀載體在烘房中110℃下烘乾，在焙燒窯中580℃下焙燒3h，得到催化劑載體；
(6)將固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3放入去離子水中形成混合物,質量濃度(以氧化物計)為5.0wt％溶液，固態cu(no3)2、zn(no3)2、k2co3中氧化銅、氧化鋅氧化鉀的質量比為：1:0.5：0.5；
(7)將步驟(6)所得的催化劑載體放入步驟(3)所得的溶液中浸漬吸附，浸漬時間為36h；
(8)將步驟(7)中吸附飽和的催化劑載體取出放入烘乾爐中乾燥3h，製作出成型催化劑；
(9)將步驟(8)烘乾後的成型催化劑送入焙燒窯中，在550℃焙燒7h；
(10)將步驟(9)焙燒後的工業煙氣脫硫催化劑再經步驟(6)、(7)、(8)和(9)進行二次處理既得到最終產品工業煙氣脫硫催化劑；
將所得的催化劑用於工業煙氣脫硫，測試結果見表1。
表1脫硫催化劑物性與脫硫效果測試