一种适用于钢铁烧结烟气CO催化燃烧处理的催化剂制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁行业烧结烟气中CO处理技术领域，具体涉及一种适用于钢铁烧结烟气CO催化燃烧处理的催化剂制备方法。

背景技术

目前钢铁工业仍然存在大气污染物及二氧化碳排放量大且强度高的问题。减污协同降碳技术已经成为钢铁工业持续发展的必由之路。

钢铁烧结烟气中的CO排放量可达5000～10000mg·m

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可耦合现有SCR脱硝催化剂生产工艺且具有较好活性和稳定性的复合贵金属基催化剂，用于钢铁烧结烟气CO的催化燃烧。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于钢铁烧结烟气CO催化燃烧处理的催化剂制备方法，(a)将TiO

若所得蜂窝型催化剂含Pt，则控制催化剂中Pt含量为TiO

步骤(a)具体为：将TiO

V、W、Mo中至少一种掺杂的TiO

将偏钒酸铵的草酸溶液、偏钨酸铵、钼酸铵与TiO

蜂窝型催化剂中Pt、Pd、V

含Pt前驱体溶液为Pt含量为0.001g/ml的氯铂酸溶液或四氨合硝酸铂溶液；含Pd前驱体溶液为Pd含量为0.001g/ml的氯化钯溶液或者硝酸钯溶液。

所用粘结剂为羧甲基纤维素、聚氧化乙烯中的一种，粘结剂与催化剂混炼的质量比为0.001～0.02:1。

陈化时间为12～48小时。

使用9～70孔的模具并在挤出压力为3～5Mpa的条件下进行挤出成型，得到9～70孔的蜂窝型催化剂；

将挤出成型所得催化剂放入60～80℃下干燥120～240小时，使成型泥料的水分含量占比小于5％，随后在400～550℃下培烧，即得蜂窝型催化剂。

一般情况下，传统的SCR脱硝催化剂VW(Mo)Ti的氧化还原能力较弱，难以对烧结烟气中的CO进行催化氧化。为了耦合当前的脱硝催化剂生产工艺，本发明选择提升Ti催化剂的氧化还原能力，并将其置于脱硝装置的末端，用于烧结烟气中的CO处理。本发明选用TiO

本发明的有益效果是：

1、采用Pt和/或Pd贵金属体系用于钢铁烧结烟气中CO的催化燃烧处理，贵金属体系具有更好的氧化还原能力，可以在提高催化剂的氧化还原能力的同时，提高抗SO

2、催化剂中掺杂入V、W、Mo等过渡金属，可以增强表面酸性，进一步减少SO

3、采用喷雾干燥催化剂粉末制备过程，能有效提高贵金属和过渡金属的分散性。

4、催化剂在含低浓度SO

附图说明

图1为本发明改进后的搅拌浸渍装置的结构图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B-B向的剖面图；

图4为本发明搅拌浸渍装置第二推件的立体图；

图5为本发明搅拌浸渍装置第一推件推动第二推件、搅拌叶上移时的结构示意图。

图中：釜体1、隔板11、主搅拌桨2、主轴21、叶片22、A齿轮23、边转筒3、轴键31、穿孔32、边上轴部33、B齿轮34、第一推件4、通孔41、第二推件5、内环圈51、外环圈52、连接部53、套环部531、连杆部532、凸缘5321、推盘部54、连柱541、主盘部542、连接件6、滑槽61、搅拌叶7、电机8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

本发明一种适用于钢铁烧结烟气CO催化燃烧处理的催化剂制备方法，包括以下步骤：

(a)将TiO

该步骤具体为：将TiO

(b)将步骤(a)所得催化剂与粘结剂(粘结剂为羧甲基纤维素、聚氧化乙烯中的一种，粘结剂与催化剂混炼的质量比为0.001～0.02:1；羧甲基纤维素的分子量为90000～250000，黏度为1000～3000mps；聚氧化乙烯的平均分子质量为300000)加入小型混炼机中进行泥料混炼，然后将混炼好的泥料陈化12-48小时后输入泥料过滤机中进行过滤；过滤后使用9～70孔的模具并在挤出压力为3-5Mpa下对过滤完成的泥料进行挤出成型；然后在60-80℃下干燥120-240小时，使成型泥料的水分含量占比小于5％，然后置于400-550℃窑炉中焙烧3-12小时，得到蜂窝型催化剂产品。若所得蜂窝型催化剂含Pt，则控制催化剂中Pt含量为TiO

本发明的优选方法为：将偏钒酸铵的草酸溶液、偏钨酸铵、钼酸铵与TiO

实施例1

催化剂制备：取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

实施例2

催化剂制备：取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

实施例3

催化剂制备：采用浸渍法制备VTi载体，取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

实施例4

催化剂制备：采用浸渍法制备VWTi载体，取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

实施例5

催化剂制备：采用浸渍法制备VMoTi载体，取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

实施例6

催化剂制备：采用浸渍法制备VWMoTi载体，取10kg TiO

催化剂活性测试：活性实验在固定床反应器上进行，催化剂长300mm，3×3孔。初始气体浓度为：[CO]＝5000ppm，[SO

在本发明催化剂加工过程中，需要将催化剂载体搅拌浸渍于含有活性组分的前驱体溶液中(即掺杂V、W、Mo及掺杂Pt、Pd时均需搅拌浸渍)。但现有的搅拌浸渍装置多采用单一搅拌叶水平周向搅拌的方式，达不到理想的混匀效果，致使活性组分分布不均匀，影响最终催化剂的质量和性能，使催化剂无法完全发挥作用。

本发明还对搅拌浸渍装置进行了改进，并应用在实施例1-6的催化剂制备中。如图1～图4所示，搅拌浸渍操作所采用的搅拌浸渍装置包括釜体1和分别设于釜体1内的主搅拌桨2、多个边转筒3、第一推件4、第二推件5、多个连接件6、多个搅拌叶7，多个所述边转筒3圆周分布于主搅拌桨2外圈，所述主搅拌桨2、边转筒3均为正反转设置，所述边转筒3上部及下部分别与釜体1内腔连通，每个所述边转筒3上均套设有与之周向限位连接且上下滑动连接的连接件6，多个所述搅拌叶7一一对应固定在连接件6上部，搅拌叶7位于第一推件4、第二推件5上方，所述第一推件4螺接在主搅拌桨2上，且多个连接件6穿过第一推件4并与第一推件4周向滑动套设，所述第一推件4与釜体1内壁上下滑动连接，所述第二推件5包括多个连接部53和多个推盘部54，所述第二推件5通过连接部53与连接件6周向滑动并上下限位连接，所述第一推件4向上抵接至连接部53，所述推盘部54穿过第一推件4并与第一推件4间隔。

当第一推件4下移，所述第一推件4与推盘部54密封嵌合并能推动第二推件5下移，进而带动连接件6、搅拌叶7在随边转筒3转动的同时下移；当第一推件4下移后上移，所述第一推件4上移至抵接连接部53并与推盘部54脱离密封嵌合，且第一推件4推动第二推件5上移并带动连接件6、搅拌叶7在随边转筒3转动的同时上移。

多个所述边转筒3均与主搅拌桨2传动连接。所述主搅拌桨2包括主轴21和安装在主轴21下部的叶片22，所述边转筒3上部连接有上轴部33，所述边上轴部33均与主轴21上部啮合传动连接。所述釜体1上部内设有隔板11，所述主轴21、边上轴部33均转动穿过隔板11，主轴21上装有A齿轮23，边上轴部33上装有B齿轮34，各B齿轮34均与A齿轮23啮合。边转筒3下端与釜体1底部转动连接。所述釜体1顶部设有电机8，电机8与主轴21连接而驱动主搅拌桨2正反转动，主搅拌桨2带动边转筒3正反转。

所述边转筒3上部、下部分别开设有圆周分布的穿孔32；所述第一推件4带动搅拌叶7在上部穿孔32与下部穿孔32之间的区域移动。

所述边转筒3外壁设有圆周分布的轴键31，轴键31沿边转筒3长度方向延伸设置，所述连接件6与轴键31卡合并上下滑动连接。

所述第二推件5还包括内外圈分布的环形内环圈51和环形外环圈52，多个所述推盘部54呈内外两圈分布并分别连接至内环圈51、外环圈52。即所述内环圈51下端连接内圈的推盘部54，所述外环圈52下端连接外圈的推盘部54。多个连接部53圆周分布在内环圈51和外环圈52之间并连接内环圈51和外环圈52。所述主搅拌桨2与内环圈51内外同轴心分布。通过内环圈51将内圈推盘部54连接，通过外环圈52将外圈推盘部54连接，并通过连接部53将内环圈51和外环圈52连接，使得第二推件5连成一体，为便于第二推件5的安装，内环圈51、外环圈52、连接部53、推盘部54间为可拆卸结构，通过紧固件连接。

所述连接件6上部设有圆环形滑槽61，所述连接部53包括圆环形套环部511，所述套环部511与滑槽61周向滑动嵌合。

所述连接部53还包括连接在套环部531两侧外壁的连杆部532，内侧所述连杆部532连接至内环圈51，外侧所述连杆部532连接至外环圈52，所述第一推件4向上抵接至连杆部532。具体的，所述连杆部532下表面凸起形成凸缘5321，所述第一推件4向上抵接至凸缘5321。

所述第一推件4上开设有多个通孔41，所述通孔41呈上小下大的圆台柱状，所述推盘部54包括圆台柱状的主盘部542，所述主盘部542配合与通孔41密封嵌合。所述推盘部54还包括与圆台柱状的主盘部542上下相连的连柱541，所述连柱541对应连接内环圈51、外环圈52。

实际上，为便于第一推件4的安装，连接件6包括上下可拆卸连接的筒状A连部和筒状B连部，所述筒状B连部上部设于圆环形台阶部，A连部与B连部上下连接后使得A连部下表面与台阶部配合形成滑槽61。

初始时，第一推件4与推盘部54是脱离密封嵌合的，且第一推件4、第二推件5、连接件6、搅拌叶7均位于上方。进行搅拌浸渍操作时，将物料输入第一推件4下方的釜体1腔室，然后驱动主搅拌桨2、边转筒3转动，搅拌叶7随边转筒3转转动而转动，同时第一推件4在主搅拌桨2驱动下下移而使得第一推件4与推盘部54密封嵌合，第一推件4继续下移推动第二推件5下移，进而带动连接件6、搅拌叶7下移，使得连接件6、搅拌叶7边随转筒3转动并边被带动下移；由于第一推件4与推盘部54的嵌合，第一推件4、第二推件5下移时能推动位于第一推件4下方的釜体1腔室内的物料进入边转筒3内腔并经上部穿孔32喷出至第一推件4上方的釜体1腔室内，搅拌叶7旋转能对进入第一推件4上方釜体1腔室内的物料进行搅拌，同时主搅拌桨2、边转筒3中将物料在主搅拌桨2、边转筒3下被喷出，使得物料以分散状态进入第一推件4上方的釜体1腔室内，更利于物料的均匀混合，促进活性物质的均匀分布，另外边转筒3还能作为第一推件4移动的导向件。当第一推件4移动至下端，主搅拌桨2、边转筒3反向转动，第一推件4被推动上移至抵接连杆部532进而推动连接件6、搅拌叶7边随边转筒3转动边被推动上移，第一推件4与推盘部54不再密封嵌合，位于第一推件4上方的釜体1腔室内的物料就能通过第一推件4与推盘部54间的空隙往下流至位于第一推件4下方的釜体1腔室内，且由于主盘部542的圆台柱状结构，能够使物料周向辐射状落入位于第一推件4下方的釜体1腔室内，更利于物料的混匀。通过上述过程的往复进行，对物料进行搅拌浸渍。

分别按实施例1-6的方法并采用传统的单一方向搅拌的搅拌浸渍装置进行催化剂的制备，记为对比例1-6。发现对比例1-6所得催化剂在250℃下CO转化效率分别下降5.22％、5.28％、5.26％、5.39％、5.35％、5.4％，在250℃条件下24小时稳定性测试中，催化活性分别下降了3.44％、3.31％、3.37％、3.52％、3.48％、3.55％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。