[發明專利]一種中溫催化型蓄熱復合陶瓷材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711299926.5
• 申請日: 2017-12-09
• 公開（公告）號: CN107935577A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李軍營;吳道君;周守洪;楊曉波
• 申請（專利權）人: 湖北神霧熱能技術有限公司
• 主分類號: C04B35/19
• 分類號: C04B35/19;C04B35/622;C04B38/00;C04B41/86;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 周偉

技術領域

本發明涉及一種中溫催化型蓄熱復合陶瓷材料的制備方法，本發明具良好的換熱性能、脫硝活性和較寬的溫度窗口。

背景技術

近年來，能源及與之相關的環境成為全世界各國最為關注的熱點。我國由于人均能源資源短缺，環境容量有限，生態脆弱，將極大的制約我國的可持續發展。國內GDP 每年高速發展，能源消耗急驟增加，環境、生態日益惡化。節能降耗成為解決能源問題的一大主攻方向。據統計，國內的工業部門能源消耗量占全國能源總量的70％。其中工業窯爐是我國耗能大戶，約占全國總能耗的25％，能源利用率低是造成工業爐耗能大的主要原因之一。

與發達國家的工業爐相比，國內的工業窯爐平均熱效率要低20％左右，浪費的能源相當于2億噸標準煤，可見工業窯爐節能潛力是十分巨大的。

目前空氣預熱器中所用的換熱原件材質為考登鋼，考登鋼具有機械強度高、不易破損、換熱速率快、熱容大等優點，但是在使用過程中，考登鋼表面的搪瓷易脫落，鋼材裸漏以后非常容易被硫酸氫銨或結露而成的硫酸腐蝕，尤其是全國燃煤電廠在全面實施超低排放之后。為使脫硝處理后的氮氧化物濃度達到超低排放標準，目前，主流的降低NOx排放方法是，增加一層催化劑，這樣會導致系統阻力、空氣預熱器阻力提高，SO₂向SO₃的轉化率上升，氣溶膠排放增加，導致氨逃逸增大、腐蝕及堵塞現象增加等。

空氣預熱器在使用過程中，換熱元件緩慢轉動，溫度較高的煙氣和冷空氣交替流經換熱元件，進行周期性的換熱。在一個換熱周期內，換熱元件的溫度周期性變化，選用稀土元素Ce、La作為活性組分，具有較寬的脫硝活性溫度區間。

傳統的釩鈦系脫硝催化劑，活性溫度窗口較窄（320～400℃），運行過程中易受SO₂中毒，低溫下活性較低，且易產生硫銨，堵塞催化劑孔及空預器及下游設備，造成系統壓降較大，增加引風機的用電成本等不利因素。

而且現有稀土基催化劑不具有蓄熱功能，耐磨性差，強度低，使用壽命短；使得應用范圍受到極大局限，因此，我們迫切需要研究一種新型催化劑，以替代上述產品。

發明內容

本發明提供一種中溫催化型蓄熱復合陶瓷材料的制備方法，以解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明方案采用的技術方案是：一種中溫催化型蓄熱復合陶瓷材料的制備方法，其特征在于該脫硝催化劑主要由以下組分：鉀長石 68～92.8份、納米SiO₂ 3～10份、納米氧化鋯2～10份、α氧化鋁8～10份、木漿棉2～3份、氯化聚乙烯3～6份、高嶺土10～20份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物3～5份、羥丙基甲基纖維素3～6份、鄰苯二甲酸酯2～3份、單乙醇胺2～3份、硬脂酸1～3份經過泥料捏合，陳腐，擠出成型、干燥與煅燒、浸漬催化漿料、再次干燥與煅燒工序制備而成；

所述催化漿料由以下組分組成：氧化鋁5～8份、硝酸鐵5～10份、硝酸錳5～15份、莫來石5～10份、磷酸二氫銨5～10份、聚二甲基硅氧烷0.5～2份、硬脂酸鋁6～10份；硝酸釔3～5份、偏鎢酸銨5～8份、硝酸鈰5～8份，硝酸鑭2～4份、鈦酸酯偶聯劑3份。

一種中溫催化型蓄熱復合陶瓷材料的制備方法的制備方法包括以下步驟：

（1）泥料捏合：

i）稱取納米、納米SiO₂、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、鄰苯二甲酸酯、單乙醇胺、硬脂酸，20%氨水調節泥料pH，去離子水：粉料重量比為0.4～0.6，攪拌捏合20min左右，通過捏合及調節添加的去離子水、氨水調節泥料指標，泥料捏合（i）泥料水分目標值38～45%，pH目標值7.8～9.4；

ii）添加20%氨水0.5～1.5份，蓋上攪拌機頂蓋，邊攪拌邊加熱升溫至95℃以上，然后打開頂蓋，蒸發濃縮泥料水分至泥料呈顆粒狀，所述泥料水分目標值25～28%，pH目標值7.8～8.5；

iii）邊攪拌邊依次添加木棉漿、α氧化鋁、納米氧化鋯、高嶺土，添加20%氨水，攪拌15min左右，所述泥料水分目標值29～34%，pH目標值8.1～9.2；

iv）依次添加羥丙基甲基纖維素、氯化聚乙烯，攪拌10min以上，所述泥料水分目標值28～32%，pH目標值8.1～9.0。

（2）陳腐：將混煉好的泥料，用保鮮膜密封保存，陳腐，陳腐3-4h；

（3）預過濾擠出：將陳腐好的泥料，在預過濾擠出機上，擠出力塑性1700～2200N，過濾擠出成泥條；