一種船用脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種船用脫硝催化劑及其制備方法，屬于脫硝催化劑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 1997年國(guó)際海事組織（IM0)在IM0總部倫敦召開了MRP化73/78締約國(guó)大會(huì)，批 準(zhǔn)了MARP化73/78公約的一個(gè)新增附則，即附則VI《防止船舶造成大氣污染規(guī)則》。該規(guī)則 的出現(xiàn)，促進(jìn)了一些發(fā)達(dá)國(guó)家更為嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)和控制計(jì)劃的出臺(tái)，例如瑞典要求 國(guó)內(nèi)船舶N化排放控制為2g/(kWh)，運(yùn)一標(biāo)準(zhǔn)必須裝備船舶尾氣凈化設(shè)備才能達(dá)到；挪威 的目標(biāo)是國(guó)內(nèi)航海每年減少10000噸NO、;波羅的海國(guó)家都出臺(tái)了類似的控制計(jì)劃。美國(guó)對(duì) 一些沿海水域，如加利福尼亞沿岸等，已實(shí)施15%氧氣時(shí)NO、排放限制在100X10 6或更低 的法規(guī)，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA)提議航行在EPA控制水域的船舶如希望繳付最低"使用費(fèi)"， 則必須將柴油機(jī)尾氣NO、排放水平降低80%或更低，運(yùn)意味著船舶必須裝備尾氣凈化設(shè)備。 但目前還沒有合適的船舶尾氣凈化設(shè)備可供選擇。W尿素(氨)為還原劑的選擇性催化還原 法（SCR)曾在上世紀(jì)90年代一些船舶上應(yīng)用，但SCR設(shè)備龐大，初投資和運(yùn)行費(fèi)用高，還存 在氨的儲(chǔ)運(yùn)和氨的超標(biāo)排放問題，特別是存在尾氣中的S〇2和NH3反應(yīng)生成的硫酸錠對(duì)催化 反應(yīng)器通道的堵塞和對(duì)催化劑的污染問題，所有運(yùn)些決定了該方法不適合于船舶應(yīng)用。
[0003] 隨著柴油機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，后處理技術(shù)是滿足歐IV及W上排放法規(guī)必須 采用的技術(shù)措施。2010年之后，國(guó)家計(jì)劃S年內(nèi)實(shí)施柴油車國(guó)IV標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)對(duì)EGR技術(shù)提出了 極大挑戰(zhàn)。EGR技術(shù)難W適應(yīng)柴油車更加嚴(yán)格的排放要求，而SCR則能滿足國(guó)IV及國(guó)V排放 標(biāo)準(zhǔn)，因此SCR技術(shù)成為了市場(chǎng)發(fā)展主流。SCR技術(shù)被稱為目前比較流行和廣泛的機(jī)外柴 油機(jī)排放控制技術(shù)。全稱叫選擇性催化還原技術(shù)，其轉(zhuǎn)化器具有很強(qiáng)的選擇性，主要是針對(duì) NOx的排放控制，其還原系統(tǒng)的還原劑可用各種氨類物質(zhì)或者各種HC。
[0004] 其關(guān)鍵位脫硝裝置所用的SCR脫硝催化劑，但是目前脫硝催化劑適用溫度主 要集中在300°CW上，而船用脫硝的反應(yīng)溫度要求在200°CW上，運(yùn)樣普通的催化劑在 200-300°C時(shí)的脫硝效率就達(dá)不到適用要求。 陽(yáng)0化]本發(fā)明提出一種船用脫硝催化劑，W納米二氧化鐵和娃藻上為載體，負(fù)載氧化銅、 二氧化姉、二氧化儘為活性中屯、，并添加高分子添加劑，使該脫硝催化劑在160-200°C下即 可發(fā)揮催化活性，并且可W避免氨類添加劑帶來(lái)的缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)在能耗較低的情況下進(jìn)行脫 硝，既降低了能耗，又可W防止催化劑孔道堵塞，提高催化劑壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為實(shí)現(xiàn)在能耗較低的情況下進(jìn)行脫硝降低能耗，又可W防止催化劑孔道堵塞，提 高催化劑壽命，本發(fā)明提供了一種船用脫硝催化劑及其制備方法，具有高活性、低毒、水熱 穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，并且在低溫環(huán)境中具有較高的N化去除活性。
[0007] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： W納米二氧化鐵和娃藻上為載體，負(fù)載氧化銅、二氧化姉、二氧化儘為活性中屯、，并添 加高分子添加劑。
[000引本發(fā)明的船用脫硝催化劑由W下重量份的組份制得： 納米二氧化鐵 25-30份； 娃藻± 18-25份； 二氧化姉 10-20份； 氧化銅 8-12份； 二氧化儘 6-13份； 潤(rùn)滑劑 10-15份； 粘結(jié)劑 6-16份； 塑化劑 1. 5-3份； 耐磨劑 6-14份； 表面活性劑 2-8份； 過氧酸聚苯乙締 12-20份。
[0009] 其中所述的潤(rùn)滑劑由W下重量份的組分組成： 白炭黑 5-8份； 滑石粉 5-7份。
[0010] 其中所述的粘結(jié)劑由W下重量份的組分組成： 膨潤(rùn)上 2-7份； 白云石 2-4份； 曰-氯基丙締酸醋 2-5份。
[0011] 其中所述的塑化劑由W下重量份的組分組成： 鄰苯二甲酸二（2-乙基己）醋 1-2份； 鄰苯二甲酸二甲醋 0.5-1份。
[0012] 其中所述的耐磨劑由W下重量份的組分組成： 聚四氣乙締粉末 4-8份； 聚下二酸乙二醇醋纖維 2-6份。
[0013] 其中所述的表面活性劑由W下重量份的組分組成： 吐溫-60 1-3份； 聚氧乙締酸硫酸鋼 1-5份。
[0014] 其中所述的過氧酸聚苯乙締，是通過W下步驟制備的： 稱取12. 3-22. 9g聚苯乙締，加入S口燒瓶，滴加1-2滴濃硫酸，然后量取10-15ml雙氧 水，20-30min內(nèi)加入S口燒瓶，40-60°C下反應(yīng)3-化，停止反應(yīng)，靜置分層，并用分液漏斗分 離下層液，即為過氧酸聚苯乙締。
[0015] 本發(fā)明一種船用脫硝催化劑的制備工藝如下： (1) 取25-30份納米二氧化鐵和18-25份娃藻±，在60-80°C真空烘箱內(nèi)干燥5-化，降 溫至室溫； (2) 稱取13-26份硝酸姉、22-30份硝酸銅和13-18份硝酸儘，加入混料蓋，將 15. 6-26.化水逐漸加入混料蓋，并開啟攬拌，Wl〇〇-2(K)r/min的速度攬拌1-化后，加入步 驟（1)中預(yù)處理好的納米二氧化鐵和鐵娃分子篩，繼續(xù)攬拌2-化； (3) 將上述產(chǎn)品，放入馬弗爐，在400-600°C下般燒4-化，得到相應(yīng)的氧化物活性中屯、： 二氧化姉、氧化銅和二氧化儘； (4) 向上述組分中，依次添加5-8份白炭黑、5-7份滑石粉、2-7份膨潤(rùn)±、2-4份白云 石、2-5份a-氯基丙締酸醋、1-2份鄰苯二甲酸二（2-乙基己）醋、0.5-1份鄰苯二甲酸二 甲醋、4-8份聚四氣乙締粉末、2-6份聚下二酸乙二醇醋纖維、1-3份吐溫-60、1-5份聚氧乙 締酸硫酸鋼進(jìn)行混煉，將物料混煉均勻； (5) 將混煉出來(lái)的物料，熟化12-24h后，加入到過濾預(yù)擠出中擠出，過濾除去物料中雜 質(zhì)； (6) 擠出成型：將過濾預(yù)擠出后的物料，通過模具整體擠出成型，并進(jìn)行干燥處理； (7) 將上述產(chǎn)品浸入12-20份高分子聚合添加劑過氧酸聚苯乙締中，常溫下浸泡6-12h 后，進(jìn)行干燥處理； (8) 按照規(guī)定的長(zhǎng)度，將上述成品進(jìn)行切割，并進(jìn)行前端硬化耐磨處理； (9) 包裝產(chǎn)品。
[0016] 本發(fā)明所具有的有益效果是： 1、本發(fā)明提出一種船用脫硝催化劑，W納米二氧化鐵和娃藻±為載體，負(fù)載氧化銅、二 氧化姉、二氧化儘為活性中屯、，并添加高分子添加劑，使該脫硝催化劑在160-200°C下即可 發(fā)揮催化活性，并且可W避免氨類添加劑帶來(lái)的缺點(diǎn)。
[0017] 2、納米級(jí)二氧化鐵為載體，具有較高的比表面積、適合的孔結(jié)構(gòu)和吸水率，有較強(qiáng) 的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，耐熱性、耐酸性能好。娃藻±本身具有優(yōu)異的催化性能，與二氧化鐵 相互作用后，更能增加其催化活性； 3、 過氧酸聚苯乙締高分子添加劑的加入，使得船用脫硝催化劑不僅具有良好的脫硝性 能，還具有良好的脫硫性能，防止催化劑在高硫氛圍內(nèi)中毒； 4、 本發(fā)明脫硝催化劑可W降低脫硝催化劑的催化溫度，使該脫硝催化劑在160-200°C 下即可發(fā)揮催化活性。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，具體實(shí)施例不限制本發(fā)明。
[0019] 實(shí)施例1 本發(fā)明提供了一種船用脫硝催化劑及其制備方法，由W下重量份的組份制得： 納米二氧化鐵 25份； 娃藻± 18份； 二氧化姉 10份； 氧化銅 8份； 二氧化儘 6份； 白炭黑 5份； 滑石粉 5份； 膨潤(rùn)上 2份； 白云石 2份； a -氯基丙締酸醋 2份； 鄰苯二甲酸二（2-乙基己）醋 1份； 鄰苯二甲酸二甲醋 0.5份； 聚四氣乙締粉末 4份； 聚下二酸乙二醇醋纖維 2份； 吐溫-60 1份； 聚氧乙締酸硫酸鋼 1份； 過氧酸聚苯乙締 12份。
[0020] 本發(fā)明一種船用脫硝催化劑的制備工藝如下： (1) 取25份納米二氧化鐵和18份娃藻±，在60°C真空烘箱內(nèi)干燥化，降溫至室溫； (2) 稱取13份硝酸姉、22份硝酸銅和13份硝酸儘，加入混料蓋，將15.化水逐漸加入 混料蓋，并開啟攬拌，W10化/min的速度攬拌比后，加入（1)中預(yù)處理好的納米二氧化鐵 和鐵娃分子篩，繼續(xù)攬拌化； (3) 將上述產(chǎn)品，放入馬弗爐，在400°C下般燒地，得到相應(yīng)的氧化物活性中屯、：二氧化 姉、氧化銅和二氧化儘； (4) 向上述組分中，依次添加5份白炭黑、5份滑石粉、2份膨潤(rùn)±、2份白云石、2份 a-氯基丙締酸醋、1份鄰苯二甲酸二（2-乙基己）醋、0. 5份鄰苯二甲酸二甲醋、4份聚四 氣乙締粉末、2份聚下二酸乙二醇醋纖維、1份吐溫-60、1份聚氧乙締酸硫酸鋼進(jìn)行混煉， 將物料混煉均勻； (5) 將混煉出來(lái)的物料，熟化1化后，加入到過濾預(yù)擠出中擠出，過濾除去物料中雜質(zhì)； (6) 擠出成型：將過濾預(yù)擠出后的物料，通過模具整體擠出成型，并進(jìn)行干燥處理； (7) 制備過氧酸聚苯乙締：稱取12. 3g聚苯乙締，加入=口燒瓶，滴加1滴濃硫酸，然后 量取10ml雙氧水，20min內(nèi)加入S口燒瓶，40°C下反應(yīng)化，停止反應(yīng)，靜置分層，并用分液漏 斗分離下層液，即為過氧酸聚苯乙締。
[0021] (8)將（6)中產(chǎn)品浸入12份過氧酸聚苯乙締中，常溫下浸泡化后，進(jìn)行干燥處理； (9) 按照規(guī)定的長(zhǎng)度，將上述成品進(jìn)行切割，并進(jìn)行前端硬化耐磨處理； (10) 包裝產(chǎn)品。 陽(yáng)0巧實(shí)施例2 本發(fā)明提供了一種船用脫硝催化劑及其制備方法，由W下重量份的組份制得： 納米二氧化鐵 28份；