CN106017077B - 一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺 - Google Patents
一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，包括一级干燥和煅烧，其中，在进行一级干燥时，采用密集式进风和密集式出风，从而能够保证均匀稳定的气流循环，达到均匀排湿效果；而在煅烧时，煅烧窑炉则采用风锥形式进风，通过特定锥形进风口，形成一种温度均匀的放射锥形风，从而可以控制热风的均匀性，避免热风直吹催化剂造成干裂，可在达到柴油车脱硝催化剂的强度、物理缺陷等指标的前提下，使最终得到的产品合格率得到保障。
Description
技术领域
本发明属于柴油车尾气脱硝的催化材料领域，涉及一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺。
背景技术
随着我国柴油车尾气排放国四法规在2015年初的实施，国内众多的柴油车厂家都面临尾气排放装置的更新升级，而其中最重要最核心的则是催化剂。
目前国内内燃机尾气处理主流技术有三种：
一种三效催化装置，基本原理为载体陶瓷配合三元催化剂材料制作，其制作工艺又分为真空吸附型和活性浸渍型；主用应用在汽油车行业；由于其载体陶瓷制作技术和催化剂制作技术基本处于技术垄断状态，国内基本都是与外资合作或者代加工，且催化剂成分含有贵金属，制作成本很高。
第二种载体陶瓷配合自制催化剂材料，其制作工艺又分为真空吸附型和活性浸渍型；主要应用在汽油和柴油车行业；其中载体陶瓷为外采，自制催化材料多为钒与其他辅材的混合；
第三种非选择性催化还原技术，即SNCR技术。该种技术不用催化剂，在一定温度条件下将还原剂(氨水、尿素等)喷入，将烟气中氮氧化物还原成氮气和水；主要应用在重载汽油车行业，也是目前采用较多的技术，但是该技术还原效率低，存在氨气二次污染风险。
柴油车催化剂的工作环境要求催化剂本体必须具备较高的强度，并且催化剂内部不能有裂纹，以保证在频繁震动的工作环境下正常工作。
然而，三效催化装置和载体陶瓷加自制催化剂都用到载体陶瓷，附着粉体或液态催化剂有效成分，然后通过煅烧将其固化到载体表层；载体陶瓷为制成品，在使用之前已经对其强度和内部裂纹进行控制，其煅烧工艺之需满足附着的催化剂有效成分固化即可，但其制作成本较高，技术基本被国外垄断；非选择催化还原技术是目前柴油车脱硝催化市场采用的技术，但是其还原效率低，只有30％-60％，且对反应温度要求较高，也对烟气中氮氧化物浓度要求较高，为提高脱硝效率提高喷氨量存在氨气二次污染的风险。
一体挤出式柴油车脱硝催化剂作为蜂窝脱硝催化剂的一种衍生品，可以参考蜂窝脱硝催化剂的干燥煅烧工艺。但是当前蜂窝脱硝催化剂采用的工艺是一级干燥、二级干燥和煅烧结合的方式，而柴油车脱硝催化剂是一体成型的，且对催化剂的强度、物理缺陷指标要求较高，因此，蜂窝脱硝催化剂的煅烧工艺远不能达到预期的效果，成品合格率很低。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，可在达到柴油车脱硝催化剂的强度、物理缺陷等指标的前提下，保证产品合格率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，包括一级干燥和煅烧，
所述一级干燥在密闭的干燥间内进行，干燥间温度曲线为递增曲线，温度范围30-60℃(干燥时间范围一般为8-14天)；干燥加热后的空气采用密集式进风和密集式出风方式形成气流循环，催化剂孔通道平行于气流循环方向；
所述煅烧在煅烧窑炉中进行，煅烧窑炉温度曲线为升温降温曲线，温度范围60-600℃；煅烧窑炉进风方向为上下垂直进风，进风方式为风锥形式。
进一步地，干燥间的加热方式为蒸汽换热加热。
进一步地，密集式进风和密集式出风是指加热后的空气通过特殊形式的进出风口进入和流出；特殊形式的进出风口包括排列式喇叭口型进出风口，百叶窗式进出风口等，以保证均匀稳定的气流循环。
进一步地，将进行一级干燥的催化剂放置于架子车上，每层横向放置(即化剂孔通道方向为横向)，均匀排布，以保证良好的通风效果。
进一步地，通过程序控制热风进入和排出量以实现干燥间温度和排湿速度的控制。温度控制是通过换热器实现，排湿速度是由补湿阀(控制补充热水蒸气)和排湿阀共同控制。
进一步地，煅烧窑炉加热方式为天然气烧嘴或电炉丝辐射热。
进一步地，所述煅烧窑炉优选网带窑，催化剂单体均匀竖直摆放于网带上。
进一步地，网带窑中网带行进速度1.5-3m/h。
进一步地，网带窑通过温控元件控制加热启停，从而保证严格执行设定的温度曲线。
进一步地，风锥形式进风是指进风通过进风口螺旋桨搅拌打散，通过锥形进风口，形成一种的温度均匀的放射锥形风。主要目的是控制热风的均匀性，同时避免热风直吹催化剂造成干裂。
本发明的有益效果如下：
本发明在进行一级干燥时，采用密集式进风和密集式出风，从而能够保证均匀稳定的气流循环，达到均匀排湿效果；而在煅烧时，煅烧窑炉则采用风锥形式进风，通过特定锥形进风口，形成一种温度均匀的放射锥形风，从而可以控制热风的均匀性，避免热风直吹催化剂造成干裂，使最终得到的产品合格率得到保障。
具体实施方式
实施例1
1、催化剂在一级干燥过程在具有上述进出风控制的干燥间中进行，放置在架子车上，每层横向排放，均匀排布，并执行下述温度曲线：
| 温度/℃ | 30 | 35 | 40 | 43 | 45 | 48 | 50 | 55 | 60 |
| 时间/h | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
2、催化剂煅烧工艺在具有风锥形式进风的网带窑中进行，网带窑共计30个温区，也可以适当增加或减少温区，但是执行温度曲线趋势应当是一致的。网带速度2.4m/h，并执行下述温度曲线：
| 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 6区 | 7区 | 8区 | 9区 | 10区 |
| 60 | 65 | 70 | 70 | 75 | 85 | 120 | 130 | 150 | 180 |
| 11区 | 12区 | 13区 | 14区 | 15区 | 16区 | 17区 | 18区 | 19区 | 20区 |
| 180 | 220 | 280 | 350 | 390 | 430 | 450 | 470 | 490 | 500 |
| 21区 | 22区 | 23区 | 24区 | 25区 | 26区 | 27区 | 28区 | 29区 | 30区 |
| 500 | 500 | 500 | 510 | 450 | 350 | 200 | 150 | 90 | 60 |
实施例2
1、催化剂在一级干燥过程在具有上述进出风控制的干燥间中进行，放置在架子车上，每层横向排放，均匀排布，并执行下述温度曲线：
| 温度/℃ | 30 | 35 | 40 | 43 | 45 | 48 | 50 | 55 | 60 |
| 时间/h | 48 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 48 | 24 | 24 |
2、催化剂煅烧工艺在具有风锥形式进风的网带窑中进行，网带窑共计30个温区，网带速度2.4m/h，并执行下述温度曲线：
| 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 6区 | 7区 | 8区 | 9区 | 10区 |
| 60 | 65 | 70 | 70 | 75 | 85 | 120 | 130 | 150 | 180 |
| 11区 | 12区 | 13区 | 14区 | 15区 | 16区 | 17区 | 18区 | 19区 | 20区 |
| 180 | 220 | 280 | 350 | 390 | 430 | 470 | 500 | 540 | 550 |
| 21区 | 22区 | 23区 | 24区 | 25区 | 26区 | 27区 | 28区 | 29区 | 30区 |
| 550 | 550 | 550 | 510 | 450 | 350 | 200 | 150 | 90 | 60 |
实施例3
1、催化剂在一级干燥过程在具有上述进出风控制的干燥间中进行，放置在架子车上，每层横向排放，均匀排布，并执行下述温度曲线：
| 温度/℃ | 30 | 35 | 40 | 43 | 45 | 48 | 50 | 55 | 60 |
| 时间/h | 48 | 48 | 24 | 48 | 24 | 48 | 48 | 24 | 24 |
2、催化剂煅烧工艺在具有风锥形式进风的网带窑中进行，网带窑共计30个温区，网带速度2.4m/h，并执行下述温度曲线：
| 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 6区 | 7区 | 8区 | 9区 | 10区 |
| 60 | 65 | 70 | 70 | 75 | 85 | 120 | 130 | 150 | 180 |
| 11区 | 12区 | 13区 | 14区 | 15区 | 16区 | 17区 | 18区 | 19区 | 20区 |
| 180 | 220 | 280 | 350 | 390 | 440 | 490 | 550 | 580 | 600 |
| 21区 | 22区 | 23区 | 24区 | 25区 | 26区 | 27区 | 28区 | 29区 | 30区 |
| 600 | 600 | 600 | 510 | 450 | 350 | 200 | 150 | 90 | 60 |
对比例 蜂窝催化剂干燥煅烧工艺
1、催化剂在一级干燥中进行(蜂窝催化剂的一级干燥进风方式为底部管道进风，顶部出风)，放置在架子车上，每层横向排放，均匀排布，并执行下述温度曲线：
| 温度/℃ | 30 | 35 | 40 | 50 | 55 | 60 | 60 | 60 |
| 时间/h | 24 | 48 | 24 | 24 | 48 | 24 | 24 | 24 |
2、催化剂煅烧工艺在普通的网带窑中进行，共计24个温区，网带速度
2.4m/h，并执行下述温度曲线：
| 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 6区 | 7区 | 8区 | 9区 | 10区 |
| 60 | 90 | 130 | 210 | 290 | 350 | 420 | 460 | 500 | 530 |
| 11区 | 12区 | 13区 | 14区 | 15区 | 16区 | 17区 | 18区 | 19区 | 20区 |
| 560 | 590 | 600 | 600 | 600 | 540 | 490 | 420 | 320 | 250 |
| 21区 | 22区 | 23区 | 24区 | ||||||
| 180 | 160 | 120 | 90 |
利用上述实施例制作的催化剂产品，依据GB/T31587-2015测试方法，检测强度。
利用上述实施例制作的催化剂产品进行脱硝性能试验。试验条件如下所示：该催化剂在以氨气为还原剂时，将500ppm的NO，500ppm的NH3，10％氧气，5％二氧化碳，4.5％水蒸气，其余反应气为氮气，反应空速为40000h-1，在350度模拟烟气参数下测定脱硝效率。
通过统计法，计算1000个/批次样品作为批次合格率。
检测数据见下表：
由上表数据可以得知：
实施例2中执行的干燥煅烧工艺制成的催化剂性能较佳，且成品合格率较高。
Claims (9)
1.一种一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，包括一级干燥和煅烧，
所述一级干燥在密闭的干燥间内进行，干燥间温度曲线为递增曲线，温度范围30-60℃；干燥加热后的空气采用密集式进风和密集式出风方式形成气流循环，催化剂孔通道平行于气流循环方向；
所述煅烧在煅烧窑炉中进行，煅烧窑炉温度曲线为升温降温曲线，温度范围60-600℃；煅烧窑炉进风方向为上下垂直进风，进风方式为风锥形式，所述风锥形式的进风方式是指进风通过进风口螺旋桨搅拌打散，通过锥形进风口，形成一种的温度均匀的放射锥形风。
2.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述干燥间的加热方式为蒸汽换热加热。
3.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述密集式进风和密集式出风是指加热后的空气通过特殊形式的进出风口进入和流出；特殊形式的进出风口包括排列式喇叭口型进出风口，百叶窗式进出风口。
4.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，将进行一级干燥的催化剂放置于架子车上，每层横向放置，均匀排布。
5.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，通过程序控制热风进入和排出量以实现干燥间温度和排湿速度的控制。
6.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述煅烧窑炉加热方式为天然气烧嘴或电炉丝辐射热。
7.如权利要求1所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述煅烧窑炉为网带窑，催化剂单体均匀竖直摆放于网带上。
8.如权利要求7所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述网带窑中网带行进速度1.5-3m/h。
9.如权利要求7或8所述的一体挤出式柴油车脱硝催化剂的干燥煅烧工艺，其特征在于，所述网带窑通过温控元件控制加热启停。
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