專利名稱：用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法
技術領域：
本發明涉及化工產品制備技術領域，具體的，涉及用作催化劑載體的硫酸化二氧化鈦的制備方法。
背景技術：
高溫燃燒排放氣體——煙氣中含有大量的NOx (氮氧化物)，氮氧化物是主要的大氣污染物之一。以一氧化氮和二氧化氮為主的氮氧化物是形成光化學煙霧和酸雨的一個重要原因，同時氮氧化物也是一種重要的溫室氣體，相同數量下其造成溫室效應的影響是二氧化碳的幾十倍至幾百倍。因此，煙氣的脫硝治理是環境保護的非常重要和非常迫切的任務。SCR(選擇性催化還原)煙氣脫硝技術是目前國際上普遍采用的解決大氣氮氧化物污染的最有效技術。在催化劑的作用下，通過氨、尿素等還原劑，將煙氣中有害的氮氧化物選擇性催化還原成潔凈無害的氮氣和水，實現達標排放，其脫硝效率(氮氧化物脫除率)可達 90%以上，脫硝催化劑是實施這項技術的關鍵和核心部分。脫硝催化劑主要采用納米二氧化鈦等作為活性載體，以五氧化二釩為主催化劑以三氧化鎢及二氧化鈦為助催化劑作為催化活性成份，通過氨氣將氮氧化物還原成氮氣和水。二氧化鈦一三氧化鎢復合粉體材料由于二氧化鈦和三氧化鎢的復合，改變了載體的結構和表面性質，也使三氧化鶴在載體中分布更加均勻，改善了載體的加工性能，利于催化劑制備中的混料、擠出、干燥等過程，保證了催化劑制備較高的成品率，因此載體的制備是脫硝催化劑技術的重點。公開號為CN1724149，
公開日為2006年I月25日的中國專利文獻公開了一種煙氣脫硝中的低溫多組分催化劑的制備方法，采用二氧化鈦為載體，以錳的氧化物為活性組分，加入變價金屬鐵、銅、釩等制得一種低溫脫硝催化劑產品。該發明主要以催化劑的活性組分為技術核心，沒有涉及催化劑載體二氧化鈦產品的制備技術。公開號為CN1451475，
公開日為2003年10月29日的中國專利文獻公開了一種用二氧化鈦作載體催化劑的制備，該發明述及催化劑二氧化鈦特征在于1)銳鈦礦型結晶(101)面的微晶粒徑為8 22nm范圍；2)含有0. 3 5. 0wt%的硫酸根。所述性狀主要取決于制備原料的化學組分和煅燒溫度條件，沒有涉及提高二氧化鈦在催化劑上應用性能的制備技術。ZL200810045530. 2公開了幾種脫硝催化劑的制備方法。該方法是以偏鈦酸為原料，對漿料加入一些添加劑，進行一系列處理后，在300°C飛30°C煅燒5小時，粉碎后獲得二氧化鈦粉末產品。該方法工藝較復雜，加入添加劑成分較多，成本也相對比較高。日本專利JP59035026、JP54082392、JP55008846、JP02241543 公開了幾種脫硝催化劑的制備技術，以及二氧化鈦原料的制備方法，具體如下取一定量的偏鈦酸，在110°C 干燥20小時后，將干燥的物料在509°C下煅燒5小時，粉碎后獲得二氧化鈦粉末產品。該方法沒有對偏鈦酸進行改性處理，通過對偏鈦酸煅燒溫度的控制，控制一定晶粒度的二氧化欽廣品，不能獲得聞性能的_■氧化欽廣品。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，本發明方法制造成本低、工藝簡單，制備得到的產品具有比表面積高、表面化學活性高，催化效率高且加工性能好的優點。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，包括如下步驟
1)原料偏鈦酸經打漿分散，調整至以二氧化鈦打02計的質量分數為12 26%的漿液濃
度；
2)向經步驟I)處理后所得到的漿液中加入氨水，調整pH值至6.(T9. 0 ;可以獲得適量的酸位特性；即PH值控制在6. (T9. 0可以保證成品保持一定量的羥基，從而具有適量的L 酸和B酸位；
3)將經步驟2)處理后得到的漿液過濾脫水，得到塊狀濾餅，使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為40% 55% ；
4)將步驟3)過濾脫水后所得到塊狀濾餅機械破碎，破碎后的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在360°C 560°C煅燒3. 3小時；
5)煅燒落窯料經粉碎后，即制得用于脫硝催化劑載體的二氧化鈦。本發明進一步的技術方案是所述的原料偏鈦酸是含有5% 9%硫酸的水合二氧化鈦。本發明進一步的技術方案是所述的原料偏鈦酸是由硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、水解、水洗和漂白后得到。本發明進一步的技術方案是所述步驟I)中原料偏鈦酸打漿分散是采用電阻率大于I. OXlO6Q. cm的去離子水或超純水。本發明進一步的技術方案是所述步驟2)中的氨水通過下述方法制備液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到的濃度為23% 30%的濃氨水。本發明進一步的技術方案是所述步驟2)中的氨水為達到分析純標準的商用氨水。本發明進一步的技術方案是所述步驟4)中所述的濾餅在360°C 560°C煅燒3. 3 小時，具體是指360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 560°C煅燒2. 5小時。本發明更進一步的技術方案是所述步驟5)中所述的煅燒落窯料采用剪切式粉碎機粉碎。綜上所述，本發明與現有技術相比，具有如下優點
I、由于本發明具有制造成本低、工藝簡單、產品比表面積高、表面化學活性高的優點，采用本發明不會給最終產品帶入雜質；同時，本發明與現有的公開號為CN1724149和 CN1451475的中國專利文獻相比，完全不同于上述兩篇技術方案而采用了新的制備方法， 使得本發明具有較高的創新性；相較于ZL200810045530. 2而言，工藝路線更加簡化，成本也更加低廉，產品性能更高效，質量穩定；此外，本發明與現有的日本專利JP59035026、 JP54082392、JP55008846、JP02241543相比本發明的工藝通過對偏鈦酸進行了改性處理， 配合適宜的煅燒條件，所獲得二氧化鈦產品性能更好，即產品比表面積高、表面化學活性高、加工性能好。
2、本發明采用的原料偏鈦酸是硫酸法鈦白生產中中間產物，不僅廉價，而且方便易得，使生產成本進一步降低；采用去離子水打漿效果好；濾餅的分時間段不同溫度煅燒方式有利于進一步形成具有高比表面積、粒徑小、粒度均勻、分散性好利于加工的二氧化鈦
女口
廣叩o3、本發明針對偏鈦酸中含有大量的硫酸，由于硫酸的“架橋”作用，使得偏鈦酸的粘稠度大，在低溫干燥和煅燒的處理中容易板結，降低了煅燒后二氧化鈦產品的比表面積和表面化學活性等物理、化學指標。因此，本發明通過加入少量氨水對偏鈦酸進行改性處理，通過處理可以極大地降低偏鈦酸的粘稠度，提高偏鈦酸的煅燒性能，可以獲得疏松、多微孔、有適量L酸和B酸位的煅燒產物，最終產品的比表面積高，化學活性高、加工性能好。 經測定，最終產品的酸位相當于含有0. 5% 4. 5% (以質量分數計)的硫酸根S04 ;該發明處理偏鈦酸的工藝簡單、成本較低，而且由該產品制備出的脫硝催化劑催化效率高。4、選用剪切方式粉碎落窯料，可使最終產品粒度更細、粒度分布范圍更窄，且產品的微孔數更多，孔隙率高，產品的加工性能好。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。實施例I
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度12 24wt% ;攪拌均勻后，向漿液中加入氨水調整pH值到8. 5 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為40% 55%。 將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在 360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 560°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、 水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。本發明處理偏鈦酸的工藝簡單、成本較低。本實施例所獲得到的最終產品用作催化劑載體的二氧化鈦的比表面積高，化學活性高、加工性能好；并且對最終產品催化劑的催化效率也有很大提高。實施例2
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度15 20wt% ;攪拌均勻后，向漿料中加入氨水調整pH值到8. 0 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為40% 50%。 將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在 360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 540°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、 水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。
實施例3
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度20 24wt% ;攪拌均勻后，向漿料中加入氨水調整pH值到8. 8 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為42% 48%。 將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在 360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 530°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、 水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。實施例4
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度12 15wt% ;攪拌均勻后，向漿料中加入氨水調整pH值到7. 2 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為50% 55%。 將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在 360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 550°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、 水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。實施例5
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度16 18wt% ;攪拌均勻后，向漿料中加入氨水調整pH值到7. 6 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為50% 52%。 將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在 360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 545°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、 水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。實施例6
制備氨水液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到濃氨水，備用。稱取IOKg偏鈦酸(按TiO2計)，加入到帶攪拌裝置的反應器中，加入一定量去離子水，調整漿液濃度14wt% ;攪拌均勻后，向漿料中加入氨水調整pH值到6. 8 ;經過充分攪拌后過濾，過濾所得濾料為塊狀偏鈦酸；使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為48% 50%。將塊狀偏鈦酸機械破碎后得到的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在360°C 410°C煅燒0. 8小時、410°C 535°C煅燒2. 5小時，將煅燒得到的煅燒落窯料用剪切式粉碎機粉碎，制備成粉末狀的二氧化鈦產品。本實施例，所述的原料偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、水解、水洗和漂白后得到的含有5% 9% (以質量分數計)硫酸的水和二氧化鈦。上述實施例所得催化劑載體的性狀結果反映在下述表格中
權利要求
1.用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟1)原料偏鈦酸經打漿分散，調整至以二氧化鈦打02計的質量分數為12 26%的漿液濃度；2)向經步驟I)處理后所得到的漿液中加入氨水，調整pH值至6.(T9. 0 ；3)將經步驟2)處理后得到的漿液過濾脫水，得到塊狀濾餅，使塊狀濾餅二氧化鈦質量分數為40% 55% ；4)將步驟3)過濾脫水后所得到塊狀濾餅機械破碎，破碎后的濾餅在200°C 360°C干燥2. 7小時，烘干后的濾餅在360°C 560°C煅燒3. 3小時；5)煅燒落窯料經粉碎后，即制得用于脫硝催化劑載體的二氧化鈦。
2.根據權利要求I所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述的原料偏鈦酸是含有5% 9%硫酸的水合二氧化鈦。
3.根據權利要求2所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述的原料偏鈦酸是由硫酸法鈦白生產中中間產物硫酸氧鈦經濃縮、水解、水洗和漂白后得到。
4.根據權利要求1-3任一項所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中原料偏鈦酸打漿分散是采用電阻率大于I. OX 106 Q. cm的去離子水或超純水。
5.根據權利要求4所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的氨水通過下述方法制備液氨經減壓為氨氣，將氨氣通入純水中制備得到的濃度為23% 30%的濃氨水。
6.根據權利要求5所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的氨水為達到分析純標準的商用氨水。
7.根據權利要求5所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中所述的濾餅在360°C 560°C煅燒3. 3小時，具體是指360°C 410°C煅燒0. 8 小時、410°C 560°C煅燒2. 5小時。
8.根據權利要求7所述的用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中所述的煅燒落窯料采用剪切式粉碎機粉碎。
全文摘要
本發明公開提供用作催化劑載體的二氧化鈦的制備方法，包括如下步驟原料偏鈦酸經打漿分散，調整至以二氧化鈦TiO2計的質量分數為12~26％的漿液濃度；向漿液中加入氨水，調整pH值至6.0~9.0；過濾脫水后得到塊狀濾餅，機械破碎，破碎后的濾餅在200℃～560℃下干燥、煅燒6小時；煅燒落窯料經粉碎后，即制得用于脫硝催化劑載體的二氧化鈦產品。本發明方法制造成本低、工藝簡單，制備得到的產品具有比表面積高、表面化學活性高，加工性能好的優點，且制得的最終產品催化效率高。
文檔編號B01J32/00GK102583522SQ20121000436
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者李振興, 王蘭武, 章強 申請人:四川華鐵釩鈦科技股份有限公司