焦炉低温蜂窝陶瓷脱硝催化剂的煅烧温度探究

王光应，陈友文，宋剑，潘友春

焦炉低温蜂窝陶瓷脱硝催化剂的煅烧温度探究

王光应，陈友文，宋剑，潘友春

（安徽元琛环保科技股份有限公司，安徽 合肥 230012）

重点研究了温度对于焦炉烟气专用低温蜂窝陶瓷脱硝催化剂的影响，包括强度、比表面积和NOx的转化率。研究表明，蜂窝陶瓷催化剂的煅烧温度会影响产品的强度、比表面积以及NOx脱除率等性能，但是在满足产品工业使用需求的过程中，需要进行取舍，最终让产品能适应不同的工况。

低温脱硝；催化剂；煅烧；产品活性

“十三五”之后，“水十条”“大气十条”相继出台，河南、河北、山西等地率先针对电力行业之外的行业，如钢铁、焦化、陶瓷、碳素等行业制定了更高的排放标准。电力行业的脱硝催化剂技术已经比较成熟，但是非电行业由于工况的不同，脱硝催化剂产品的配方及生产工艺更加复杂。焦炉烟气污染一直受到国内外环保人士的密切关注，并且焦炉烟气中含有的污染物成分复杂，治理起来难度较大。2017年以后各地对于焦炉烟气中的NOx排放要求也越来越严，各催化剂厂家和高校研究所都在不断地针对焦炉专用蜂窝陶瓷脱硝催化剂展开研究。

焦炉专用蜂窝陶瓷脱硝催化剂是利用陶瓷制作技术，将具有NOx催化脱除活性的成分通过混炼、挤出一体成型，并通过焙烧赋予其一定的机械强度，使其能在高灰分、高流速的工况下持续运行三四年[1]。

目前，电力行业所用的钛钨钒系蜂窝式陶瓷脱硝催化剂大多采用595～620 ℃的煅烧温度。但是焦炉专用催化剂因为工况的不同，采用的活性组分与传统的钒钨钛系也不同，不同元素之间金属键的形成机理是不同的，不同的化学键形成所需的焙烧温度也是不同的[2]。本文通过不同的焙烧温度考察焙烧温度对焦炉用蜂窝陶瓷催化剂各项性能的影响。

1 试验

1.1 样品制备工序

蜂窝陶瓷催化剂先后经过混料、陈腐、（预）挤出、烘干、焙烧等工序。

1.2 脱硝试验

2 实验结果分析

不同温度下蜂窝催化剂（25孔）的机械强度对比如表1所示。

1—NH3钢瓶；2—NO钢瓶；3—Ar钢瓶；4—空气钢瓶；5—混合器；6—烟气分析仪；7—温度控制装置；8—固定床反应器。

表1 不同温度下蜂窝催化剂（25孔）的机械强度对比

煅烧温度/℃机械强度/MPa比表面积/（m2/g） 轴向抗压强度径向抗压强度 5251.213.3379 5751.243.4268 6151.333.5565

由表1可知，三种温度下焙烧的催化剂在机械强度方面相差不大，615 ℃焙烧的产品最好。但是从表中比表面积数据可以看出，525 ℃焙烧的催化剂比表面积最佳，高达79 m2/g，比575 ℃和615 ℃煅烧的分别高13.1%和21.8%，说明当焙烧温度在500～615 ℃之间时，焙烧温度对催化剂的机械强度影响较小，但对其微观结构影响较大。

分别在525 ℃、575 ℃、615 ℃温度下煅烧的产品扫描电镜图如图2所示。由图2可知，615 ℃对应的催化剂表面的粒子有轻微团聚现象，575 ℃对应的催化剂较均匀但较光滑，但是525 ℃对应的催化剂表面微孔较多，且分布均匀。

（a）525 ℃

（b）575 ℃ （c）615 ℃

图2 分别在525 ℃、575 ℃、615 ℃温度下煅烧的产品扫描电镜图

不同煅烧温度的催化剂活性对比如图3所示。从图3中可以看出，525 ℃焙烧的产品活性最佳，转化率最高可以达到94.8%；600 ℃焙烧的产品相比最差，最高活性85%。

图3 不同煅烧温度的催化剂活性对比图

结合图2分析原因可能为：①525 ℃焙烧的催化剂具有更优的微观表面孔结构，微孔细致，分布均匀，增加了催化活性位点，进而增加了催化剂的活性；②当焙烧温度为525 ℃时，Ti和W以及Ti和Mo之间金属键作用已经形成，继续升高焙烧温度会导致二氧化钛载体的微观比表面积下降，进而导致活性位点减少或者分布不均匀，最终导致活性下降。

3 总结

在525 ℃、575 ℃和615 ℃下对焦化专用蜂窝式陶瓷催化剂进行焙烧，并测试出催化剂的强度、比表面积和NOx转化率。通过对比得出，经过525 ℃煅烧的产品微观比表面积分别比575 ℃和615 ℃下煅烧的产品高13.1%和21.8%，可以达到79 m2/g，而机械强度上3个样品无明显差异。从最终的NOx转化率上来看，525 ℃焙烧的产品活性最佳，转化率最高可以达到94.8%；600 ℃焙烧的产品相比最差，最高活性85%。试验结果对实际产品的设计和生产制造有重要指导意义，在不同的工况条件下可以根据最关键的因素牺牲次要因素来调整产品的性能。

［1］高岩，栾涛，彭吉伟，等.V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在柴油机NH3-SCR系统中的性能［J］.化工学报，2013，64（9）：3356-3366.

［2］闫志勇，高翔，骆仲泱.整体型V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂的制备［J］.动力工程，2008，29（5）：789-793，798.

X701

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.010

2095－6835（2019）16－0027－02

王光应（1988—），男，安徽合肥人，研究生，中级职称，研究方向为工业尾气污染物净化与检测。

〔编辑：王霞〕