SCR脱硝催化剂制造中的技术问题

蜂窝式SCR脱硝催化剂制造中的技术问题

李守信1，2于光喜2颜少云2陈青松3华攀龙2周枫林2

1.华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071003

2.江苏万德环保科技有限公司江苏扬州210042

3.陈青松青岛腾禹环保有限公司266101

[摘要]本文从催化剂的组成出发，介绍了V-W-Ti型催化剂的主要成分及作用，结合生产实践讲述了V-W-Ti型蜂窝式SCR脱硝催化剂制造的工艺过程，指出了影响催化剂产品质量

的关键工序，并对它们进行了理论分析。

[关键词]SCR脱硝催化剂；混炼；一段干燥；热力干燥；焙烧

Technical Problems in Manufacturing of Cellular SCR

DeNOx Catalyst

LI Shouxin1，2,YU Guangxi2,YAN Shaoyun2,CHEN Qingsong3,HUA Panlong2,HUA Jing2 1, Environmental Science and Engineering College of North China Electric Power University,Baoding,Hebei 071003,China;

2, Jiangsu Wande Catalyst Science and Technology CO., Ltd.,Yangzhou,Jiangsu. 210042;

3, CHEN Qingsong, Qingdao Tengyu Environmental Engineering Co., Ltd. 266101,China

Abstract Starting from the composition of catalyst, this article introduced the main ingredients and

functions, combining with production practice about V-W-Ti cellular SCR DeNOx catalyst manufacturing process, points out the influence of catalyst quality key procedure, and has carried on the theoretical analysis.

Key words SCR DeNOx catalyst；mixing；the first drying；thermal drying；calcination

面对氮氧化物污染的加剧，各种控制污染的技术相继出现，应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）技术、选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR)技术以及SNCR/SCR 混合烟气脱硝技术。这3种技术也是目前我国所提倡的技术[1]。

由于选择性催化还原法（SCR）具有脱硝效率高（可达85%以上），能够满足严格的排放要求，因此，SCR技术在世界市场的占有率接近70%，而在我国，据统计，这个数字已突破95%。

催化剂是SCR法的主体，它的质量和性能直接决定着脱硝效率的优劣。因此，世界各国的研究人员都把SCR催化剂的研发作为重点。目前实现大规模应用的是V-W-Ti型的蜂窝式催化剂，它的应用占到70%以上的市场份额。

本文结合生产实践，谈谈SCR脱硝催化剂制造中的几个技术问题。

1 催化剂的组成

工业上所用的固体催化剂通常是由以下部分组成的[2]：

1.1 活性组分能单独对化学反应起催化作用的物质，有时可以单独使用。

1.2 助催化剂这类物质并没有催化活性，然而它的少量加入，却能明显改善活性组分的催化性能，同时可以提高活性组分的选择性或稳定性。

1.3 载体它的作用是提供大的比表面积，提高活性组分和助催化剂的分散度。其次是改善催化剂的传热、抗热冲击和抗机械冲击的性能。

除了上述成分之外，在工业催化剂中有时还要加入其它一些组分，如粘合剂、增强剂、

造孔剂等。

2 V-W-Ti型催化剂中主要成分及作用

2.1 V2O5：活性组分，其主要作用是催化NOx向N2还原方向的反应速度。但同时也可以催化SO2→SO3的转化，因此，需要严格控制其含量，含量过高不仅会增大SO2的转化率，而且还会因结晶，减少其比表面积，从而降低脱硝效率。

2.2 WO3：助催化剂，其主要作用是提高V2O5的活性和选择性。在一定程度上还可阻止SO2的氧化，同时可以增大催化剂的反应温度范围，改善催化剂机械结构和晶体性质，提高催化剂的抗磨性。

当燃煤中砷含量较高时，通常用MoO3替代WO3，以防止催化剂的砷中毒。但是，加MoO3的催化剂活性低于加WO3的催化剂。同时MoO3还会使少量的NO X转化成N2O。N2O 是温室气体，对大气环境危害很大，所以如果燃煤中含砷较低，尽可能地不用MoO3。

2.3 TiO2：载体，其作用一方面是靠它巨大的比表面积来提高活性组分和助催化剂的分散度，从而提高整个催化剂的比表面积；另一方面是提高催化剂整体的机械强度。

2.4 其它助剂：为了保证催化剂在制造过程中具有良好的加工性能，同时保证催化剂产品有较高的机械强度和大的比表面积、空隙率和比孔体积，在催化剂配方中还会加入其它助剂，下面介绍几种主要助剂：

2.4.1为了保证加工过程中的物料有良好的流动性，减少搅拌阻力，使物料中各成分混合均匀，常常要加入聚环氧乙烷、单乙醇胺、硬脂酸、乳酸等。另外聚环氧乙烷、硬脂酸还是良好的脱模剂。

2.4.2为了提高催化剂组分中可溶物质的溶解性，还需加入助溶剂，如草酸、乳酸等，同时这些物质的加入还可以调节物料的pH值。

2.4.3 为了增加催化剂的强度，通常要加入玻璃纤维、木浆等。

2.4.4 为了使催化剂各组分在加工成型过程中能有效地聚结，需要加入硅溶胶、聚环氧乙烷、乙酸乙酯等作为粘合剂。

2.4.5 为保证催化剂产品大的比表面积、空隙率和比孔体积，常常需要加入造孔剂，如羧甲基纤维素、木浆等。这些物质，包括以上加入的有机物，经过焙烧都会分解挥发掉，留下空隙，从而增加产品的比表面积、空隙率、比孔体积以及合理的孔径分布，使催化剂有较高的催化活性，以提高脱硝效率。

3 蜂窝式SCR脱硝催化剂制造工艺流程简介

3.1 蜂窝式SCR脱硝催化剂制造的工艺流程如下图所示：

3.2 工艺流程说明

本生产工艺流程共有7道主要工序，简述如下：

3.2.1 混练捏合：混练是最关键的工序之一，其作用是尽可能把物料混合均匀。在整个过程中对物料进行搓捏同时将作功的能量分层切片输入物料中，让所有原料分子能够全方位的接触。