一种SCR烟气脱硝催化剂、制备方法及其应用系统技术方案

一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：骨架成型、骨架烧制、载体层涂覆、活性组分负载。上述技术方案催化剂的催化剂骨架配方中使用了有机硅溶胶成分，催化剂骨架经过煅烧之后，有机硅溶胶发生分解，因此催化剂骨架内部出现结构线状或杆状的纤维交错的结构，纤维之间存在的缝隙可以让气体分子通过，并将粒径大于1μm的粉尘截留下来。同时，该结构使得气流通道的比表面面积增大，SCR烟气可以和气流通道表面的有活性的无机氧化物充分反应，达到很好的净化效果。催化剂内还设置了气流通道和气流反吹通道，可有效防止催化剂积灰。

SCR flue gas denitration catalyst, preparation method and application system thereof

A preparation method of SCR flue gas denitration catalyst includes the following steps: skeleton molding, skeleton burning, carrier layer coating, and active component loading. In the catalyst framework formula of the catalyst, the organosilicon sol components are used. After the catalyst skeleton is calcined, the organosilicon sol is decomposed. Therefore, the inner structure of the catalyst skeleton is interlaced with linear or rod like fibers, and the gap between the fibers can be passed through the gas molecules and will be used. The dust particles with a particle size greater than 1 m were cut down. At the same time, the specific surface area of the airflow channel is increased, and the SCR flue gas can fully react with the active inorganic oxide on the surface of the airflow channel, so as to achieve a good purification effect. The air channel and the air blow back channel are also arranged in the catalyst, which can effectively prevent the catalyst from accumulating ash.

【技术实现步骤摘要】
一种SCR烟气脱硝催化剂、制备方法及其应用系统
本专利技术涉及烟气脱硝领域，特别是一种SCR烟气脱硝催化剂、制备方法及其应用系统。
技术介绍
目前，国内的烟气脱硝技术的应用已经比较成熟，SCR烟气脱硝技术所占市场份额最大，因此，每年都有大量的SCR烟气脱硝催化剂被投入使用。SCR烟气脱硝催化剂包括蜂窝状催化剂、平板式催化剂及波纹板催化剂，这些催化剂的制备过程要进行混料、陈腐、预挤出、真空挤压成型，经过一干、二干及煅烧之后，形成催化剂单元，然后将若干个催化剂单元组装成一个模块，最后将若干个催化剂模块安装到SCR催化反应器中形成催化剂床层。总的来说，目前的SCR烟气脱硝催化剂的制备和投入使用过程相对繁琐。除了应用过程较为复杂之外，SCR烟气脱硝催化剂在使用的过程中很容易发生堵灰的问题。由于SCR脱硝反应的最佳温度窗口为300℃～400℃，而从锅炉之后的省煤器出来的烟气温度正好位于300℃～400℃之间，为了节省成本和有效利用能源，SCR催化脱硝反应器基本都布置在省煤器之后。省煤器之后的烟气还没有经过除尘设备，其中含有大量的粉尘，这就使得SCR催化脱硝反应器中的催化剂很容易发生堵灰的问题，一旦催化剂发生堵灰，其活性就会受到负面影响。但针对SCR烟气脱硝催化剂堵灰的问题，目前并没有根本性的解决办法。
技术实现思路
为此，需要提供一种可以解决催化剂堵灰的问题，并提供一种不易堵灰、净化效率高，制备、使用都便捷的SCR烟气脱硝催化剂、其制备方法及其应用系统。为实现上述目的，专利技术人提供了一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：骨架成型：将陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶胶和水混合，常温搅拌1～6min获得混合填料，将混合填料采用铸模方式制备为催化剂骨架；骨架烧制：将成型的催化剂骨架在80℃～120℃干燥6～12h，然后在800℃～1200℃下煅烧3～5h；骨架烧制后，有机硅溶胶分解，在催化剂骨架内形成纵横交错的气流通道；载体层涂覆：将烧制好的催化剂骨架浸渍于二氧化钛溶胶内6～12h，然后80℃～120℃干燥12～24h，获得催化剂载体；活性组分负载：将催化剂载体浸渍于活性组分溶液中6～12h，然后在80℃～120℃干燥12～24h，最后在400℃～700℃下煅烧3～5h，得到SCR烟气脱硝催化剂；所述活性组分溶液制备方法为：将稀土氧化物的前驱体和过渡金属氧化物的前驱体在水中溶解混合，所述稀土氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为1～4:1。在骨架烧制步骤中，原成型催化剂骨架中有机硅溶胶连接陶瓷纤维、硅酸钙纤维，催化剂骨架经过煅烧之后，有机硅溶胶发生分解，大量水分和气体分子挥发，因此催化剂骨架内部出现结构线状或杆状的纤维交错的结构，纤维之间存在的缝隙(气流通道)可以让气体分子通过，同时把粒径大于1μm的粉尘截留下来。在活性组分负载步骤中，经过最后400℃～700℃下煅烧3～5h后，负载于催化剂载体上的活性组分发生物理化学反应形成无机氧化物，无机氧化物以微小颗粒的形式粘附在催化剂骨架的纤维上，气体分子NOx和喷入系统的NH3等还原剂通过纤维之间时，可以被有活性的无机氧化物催化，发生SCR脱硝反应，生成N2等洁净的气体，洁净气体通过SCR反应器进入后续净化装置。进一步地，所述骨架成型步骤中，陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶和水的重量比为：40-70:30-40:5-10:5-10。进一步地，所述催化剂骨架内设置有通气槽，所述通气槽沿着SCR烟气的进气方向设置并平行分布；所述通气槽的槽口设置于所述催化剂SCR烟气的进气端，所述SCR烟气进入通气槽中，并沿通气槽槽身的气流通道，通过催化剂进行烟气净化。进一步地，所述催化剂骨架内设置有气体反吹槽，所述气体反吹槽与所述通气槽交错反向设置，所述气体反吹槽的槽口设置于所述催化剂的SCR烟气出气端；反吹气体打入气体反吹槽，并沿气体反吹槽槽身的气流通道进入通气槽中，对通气槽内的积尘进行清洁。气体反吹装置以脉冲反吹的方法，通过反吹气体(大型空压机提供的压缩空气)，将通气槽中粉尘吹到SCR脱硝反应器的底部灰斗中，避免了催化剂堵灰的问题。在催化剂使用一段时间后，可以将催化剂调转方向，在催化剂床上反向安装使用。SCR烟气进入气体反吹槽中，通过气流通道，可从通气槽中排出，也起到气流去通气槽中积尘的作用。进一步地，所述催化剂骨架的纵截面为方形，所述纵截面的宽度为0.8米～2.5米，所述纵截面的长度为2.8米～4.5米，所述催化剂骨架的长度为1.0米～2.2米。进一步地，所述稀土氧化物为铈、镨、钕、铒、镱的氧化物中的一种或多种。进一步地，所述过渡金属氧化物为钨、钼、铬、镍、铁的氧化物中的一种或多种。进一步地，所述二氧化钛溶胶的制备方法包括步骤：将钛酸四丁酯、无水乙醇及水混合制备二氧化钛溶胶，所述钛酸四丁酯、无水乙醇及水的质量比为1～10：45～49：45～49。专利技术人还提供了一种SCR烟气脱硝催化剂，所述脱硝催化剂由上述任意一项制备方法制得。专利技术人还提供了一种SCR烟气脱硝系统，其特征在于，所述SCR烟气脱硝系统采用的催化剂为上述的SCR烟气脱硝催化剂。区别于现有技术，上述技术方案催化剂的催化剂骨架配方中使用了有机硅溶胶成分，催化剂骨架经过煅烧之后，有机硅溶胶发生分解，因此催化剂骨架内部出现结构线状或杆状的纤维交错的结构，纤维结构之间存在的缝隙可以让气体分子通过，并将粒径大于1μm的粉尘截留下来。同时，该结构使得气流通道的比表面面积增大，SCR烟气可以和气流通道表面的有活性的无机氧化物充分反应，达到很好的净化效果。催化剂内设置了气流通道和气流反吹通道，可有效防止催化剂积灰。同时，催化剂内为一体化结构，可以根据设计的要求，一个催化剂骨架或几个催化剂骨架组成一个催化剂床层，避免了传统SCR脱硝催化剂由单元组装成模块、由模块组装成床层的复杂过程，使得脱硝催化剂的运用过程更为简易。附图说明图1为具体实施方式所述催化剂骨架的前视图；图2为具体实施方式所述催化剂骨架的后视图；图3为具体实施方式所述催化剂骨架的纵截面示意图；图4为具体实施方式实施例1-3的SCR烟气脱硝催化剂的活性测试结果图。附图标记说明：1、催化剂骨架，2、通气槽，3、气体反吹槽。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。实施例1取质量比为40:40:10:10的陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶胶及水混合，常温搅拌3h获得混合填料。采用铸模成型的方法，将混合填料制成催化剂骨架。请参阅图1，具体实施方式所述催化剂骨架的前视图；图2具体实施方式所述催化剂骨架的后视图；图3具体实施方式所述催化剂骨架的纵截面示意图。所述催化剂骨架1内设置有6条通气槽2，所述通气槽沿着SCR烟气的进气方向设置并平行分布；所述通气槽的槽口设置于所述催化剂SCR烟气的进气端，所述SCR烟气进入通气槽中，并沿通气槽槽身的气流通道，通过催化剂进行烟气净化。所述催化剂骨架内设置有6条气体反吹槽3，所述气体反吹槽与所述通气槽交错反向设置，所述气体反吹槽的槽口设置于所述催化剂的SCR烟气出气端；反吹装置将反吹气体(大型空压机提供的压缩空气)打入气体反吹槽，并沿气体反吹槽槽身的气流通道进入通气槽中，对通气槽内的积尘进行清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：骨架成型：将陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶胶和水混合，常温搅拌1～6h获得混合填料，将混合填料采用铸模方式制备为催化剂骨架；骨架烧制：将成型的催化剂骨架在80℃～120℃干燥6～12h，然后在800℃～1200℃下煅烧3～5h；骨架烧制后，有机硅溶胶分解，在催化剂骨架内形成纵横交错的气流通道；载体层涂覆：将烧制好的催化剂骨架浸渍于二氧化钛溶胶内6～12h，然后80℃～120℃干燥12～24h，获得催化剂载体；活性组分负载：将催化剂载体浸渍于活性组分溶液中6～12h，然后在80℃～120℃干燥12～24h，最后在400℃～700℃下煅烧3～5h，得到SCR烟气脱硝催化剂；所述活性组分溶液制备方法包括步骤：将稀土氧化物的前驱体和过渡金属氧化物的前驱体在水中溶解混合，所述稀土氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为1～4:1。

【技术特征摘要】
1.一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：骨架成型：将陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶胶和水混合，常温搅拌1～6h获得混合填料，将混合填料采用铸模方式制备为催化剂骨架；骨架烧制：将成型的催化剂骨架在80℃～120℃干燥6～12h，然后在800℃～1200℃下煅烧3～5h；骨架烧制后，有机硅溶胶分解，在催化剂骨架内形成纵横交错的气流通道；载体层涂覆：将烧制好的催化剂骨架浸渍于二氧化钛溶胶内6～12h，然后80℃～120℃干燥12～24h，获得催化剂载体；活性组分负载：将催化剂载体浸渍于活性组分溶液中6～12h，然后在80℃～120℃干燥12～24h，最后在400℃～700℃下煅烧3～5h，得到SCR烟气脱硝催化剂；所述活性组分溶液制备方法包括步骤：将稀土氧化物的前驱体和过渡金属氧化物的前驱体在水中溶解混合，所述稀土氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为1～4:1。2.根据权利要求1所述一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述骨架成型步骤中，陶瓷纤维、硅酸钙纤维、有机硅溶胶和水的重量比为40-70:30-40:5-10:5-10。3.根据权利要求1所述一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂骨架内设置有通气槽，所述通气槽沿着SCR烟气的进气方向设置并平行分布；所述通气槽的槽口设置于所述催化剂SCR烟气的进气端，所述SCR烟气进入通气槽中，并沿通气槽槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建锋，童长青，吴晓东，
申请(专利权)人：龙岩紫荆创新研究院，龙岩学院，
类型：发明
国别省市：福建,35