焦爐低溫蜂窩陶瓷脫硝催化劑的煅燒溫度探究

王光應，陳友文，宋劍，潘友春

焦爐低溫蜂窩陶瓷脫硝催化劑的煅燒溫度探究

王光應，陳友文，宋劍，潘友春

（安徽元琛環保科技股份有限公司，安徽 合肥 230012）

重點研究了溫度對于焦爐煙氣專用低溫蜂窩陶瓷脫硝催化劑的影響，包括強度、比表面積和NOx的轉化率。研究表明，蜂窩陶瓷催化劑的煅燒溫度會影響產品的強度、比表面積以及NOx脫除率等性能，但是在滿足產品工業使用需求的過程中，需要進行取舍，最終讓產品能適應不同的工況。

低溫脫硝；催化劑；煅燒；產品活性

“十三五”之后，“水十條”“大氣十條”相繼出臺，河南、河北、山西等地率先針對電力行業之外的行業，如鋼鐵、焦化、陶瓷、碳素等行業制定了更高的排放標準。電力行業的脫硝催化劑技術已經比較成熟，但是非電行業由于工況的不同，脫硝催化劑產品的配方及生產工藝更加復雜。焦爐煙氣污染一直受到國內外環保人士的密切關注，并且焦爐煙氣中含有的污染物成分復雜，治理起來難度較大。2017年以后各地對于焦爐煙氣中的NOx排放要求也越來越嚴，各催化劑廠家和高校研究所都在不斷地針對焦爐專用蜂窩陶瓷脫硝催化劑展開研究。

焦爐專用蜂窩陶瓷脫硝催化劑是利用陶瓷制作技術，將具有NOx催化脫除活性的成分通過混煉、擠出一體成型，并通過焙燒賦予其一定的機械強度，使其能在高灰分、高流速的工況下持續運行三四年[1]。

目前，電力行業所用的鈦鎢釩系蜂窩式陶瓷脫硝催化劑大多采用595～620 ℃的煅燒溫度。但是焦爐專用催化劑因為工況的不同，采用的活性組分與傳統的釩鎢鈦系也不同，不同元素之間金屬鍵的形成機理是不同的，不同的化學鍵形成所需的焙燒溫度也是不同的[2]。本文通過不同的焙燒溫度考察焙燒溫度對焦爐用蜂窩陶瓷催化劑各項性能的影響。

1 試驗

1.1 樣品制備工序

蜂窩陶瓷催化劑先后經過混料、陳腐、（預）擠出、烘干、焙燒等工序。

1.2 脫硝試驗

2 實驗結果分析

不同溫度下蜂窩催化劑（25孔）的機械強度對比如表1所示。

1—NH3鋼瓶；2—NO鋼瓶；3—Ar鋼瓶；4—空氣鋼瓶；5—混合器；6—煙氣分析儀；7—溫度控制裝置；8—固定床反應器。

表1 不同溫度下蜂窩催化劑（25孔）的機械強度對比

煅燒溫度/℃機械強度/MPa比表面積/（m2/g） 軸向抗壓強度徑向抗壓強度 5251.213.3379 5751.243.4268 6151.333.5565

由表1可知，三種溫度下焙燒的催化劑在機械強度方面相差不大，615 ℃焙燒的產品最好。但是從表中比表面積數據可以看出，525 ℃焙燒的催化劑比表面積最佳，高達79 m2/g，比575 ℃和615 ℃煅燒的分別高13.1%和21.8%，說明當焙燒溫度在500～615 ℃之間時，焙燒溫度對催化劑的機械強度影響較小，但對其微觀結構影響較大。

分別在525 ℃、575 ℃、615 ℃溫度下煅燒的產品掃描電鏡圖如圖2所示。由圖2可知，615 ℃對應的催化劑表面的粒子有輕微團聚現象，575 ℃對應的催化劑較均勻但較光滑，但是525 ℃對應的催化劑表面微孔較多，且分布均勻。

（a）525 ℃

（b）575 ℃ （c）615 ℃

圖2 分別在525 ℃、575 ℃、615 ℃溫度下煅燒的產品掃描電鏡圖

不同煅燒溫度的催化劑活性對比如圖3所示。從圖3中可以看出，525 ℃焙燒的產品活性最佳，轉化率最高可以達到94.8%；600 ℃焙燒的產品相比最差，最高活性85%。

圖3 不同煅燒溫度的催化劑活性對比圖

結合圖2分析原因可能為：①525 ℃焙燒的催化劑具有更優的微觀表面孔結構，微孔細致，分布均勻，增加了催化活性位點，進而增加了催化劑的活性；②當焙燒溫度為525 ℃時，Ti和W以及Ti和Mo之間金屬鍵作用已經形成，繼續升高焙燒溫度會導致二氧化鈦載體的微觀比表面積下降，進而導致活性位點減少或者分布不均勻，最終導致活性下降。

3 總結

在525 ℃、575 ℃和615 ℃下對焦化專用蜂窩式陶瓷催化劑進行焙燒，并測試出催化劑的強度、比表面積和NOx轉化率。通過對比得出，經過525 ℃煅燒的產品微觀比表面積分別比575 ℃和615 ℃下煅燒的產品高13.1%和21.8%，可以達到79 m2/g，而機械強度上3個樣品無明顯差異。從最終的NOx轉化率上來看，525 ℃焙燒的產品活性最佳，轉化率最高可以達到94.8%；600 ℃焙燒的產品相比最差，最高活性85%。試驗結果對實際產品的設計和生產制造有重要指導意義，在不同的工況條件下可以根據最關鍵的因素犧牲次要因素來調整產品的性能。

［1］高巖，欒濤，彭吉偉，等.V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑在柴油機NH3-SCR系統中的性能［J］.化工學報，2013，64（9）：3356-3366.

［2］閆志勇，高翔，駱仲泱.整體型V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑的制備［J］.動力工程，2008，29（5）：789-793，798.

X701

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.010

2095－6835（2019）16－0027－02

王光應（1988—），男，安徽合肥人，研究生，中級職稱，研究方向為工業尾氣污染物凈化與檢測。

〔編輯：王霞〕