一种催化碳氢燃料还原no的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于催化还原NO的方法领域，特别涉及一种催化碳氢燃料还原NO的方法。
【背景技术】
[0002]煤是我国的主要一次能源，占我国一次能源消耗总量的大约70%。在煤的燃烧利用过程中，排放出的氮氧化物(NO)污染气体是造成我国主要工业区大气污染的主要污染物来源。有效控制燃煤过程的NO气体排放十分重要。
[0003]NO的控制技术包括燃烧过程的控制和燃烧生成后的控制两大类。炉内燃烧过程NO的控制技术包括分级燃烧、燃料再燃、浓淡偏差燃烧、低过剩空气燃烧和烟气再循环等。通常燃烧过程的NO的控制的效率比较低。燃烧后NO的控制技术，也称为烟气脱硝技术。目前选择性催化还原烟气脱硝(SCR)技术可达到90%以上的脱硝效率，但实际上由于氨量的控制误差而造成的二次污染等原因使得通常仅能达到65%?80%的净化效果。目前的SCR脱硝技术主要以氨为还原剂，存在以下缺点:①该方法由于使用了腐蚀性很强的液氨或氨水，对管路设备的要求高，造价昂贵:②由于册13的计量控制加入量会出现误差，容易造成二次污染；③易泄漏，操作及存储困难，且易于形成(NH4)2SO413此外，由于SCR技术强烈依赖于它使用的催化剂，在使用过程中必须定期更换催化剂，因此，使用代价比较昂贵。选择性非催化还原烟气脱硝(SNCR)技术通过向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂，在高温(900?1100°C )和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N 2和H 20。SNCR工艺的脱硝效率较低，通常比为1.2?1.5时，脱硝率只有35%?45%，脱硝后烟气中仍有约10?15ppm的未反应氨。上述两中典型的烟气脱硝方法都存在使用费用昂贵和可能存在的氨泄露等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种催化碳氢燃料还原NO的方法，本发明在6000C以上可达到90%以上的NO脱除效率；该方法效率高，不存在二次污染。
[0005]本发明的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，包括:
[0006]200°C?700°C条件下，在Fe2O3Al2O3/堇青石的催化作用下，利用碳氢燃料使燃煤过程生成的气体NO还原为N2。
[0007]所述Fe2O3Al2O3/堇青石为蜂窝状整体结构。
[0008]所述Fe2O3Al2O3/堇青石中Al2O3的负载量为15wt%? 18wt%。
[0009]所述Fe2O3Al2O3/ 堇青石中 Fe20；^/t^载量为 2wt%? 15wt%。
[0010]所述碳氢燃料为CH4、C2H4, C2H6, C3H6, C3H8中的一种或几种。
[0011 ] 所述碳氢燃料为C2H6, C3H8。
[0012]Fe2O3Al2O3/堇青石的制备方法，包括:
[0013](I)将堇青石进行预处理，得到预处理后的堇青石；
[0014](2)将上述预处理后的堇青石浸入Al2O3溶胶中，30?60min后，取出，吹除多余溶胶，然后110°c干燥10?12h ;然后在马弗炉中500°C?550°C焙烧3?5h，重复操作至Al2O3负载量为20?22wt%，得到改性堇青石载体；
[0015](3)将上述改性堇青石载体浸渍于Fe (NO3)3溶液中10_12h，取出，吹除多余液体，100?120°C干燥10-12h，500°c?550°C焙烧5?6h，重复上述操作至Fe2O3负载量为2?15wt%,即得Fe203/Al203/堇青石催化剂。
[0016]—种烟气脱硝的方法，包括:
[0017](I)以Fe2O3Al2O3/堇青石为催化剂；
[0018](2)在含02的烟气中，在以碳氢燃料完全燃烧为基础计算的空气系数SR在0.7?1.0的条件下，在反应区引入碳氢燃料还原烟气中的NO气体；
[0019](3)200°C?700°C条件下，在反应区引入碳氢燃料还原烟气中的NO气体。
[0020]有益效果
[0021](I)本发明在600°C以上可达到90%以上的NO脱除效率；
[0022](2)本发明方法的催化剂为Fe2O3Al2O3/堇青石，价格相比氨法-SCR的金属氧化物催化剂，如V205/Ti02，本催化剂的制造成本相对较低；
[0023](3)本发明方法的还原剂为碳氢燃料，相对与氨或尿素来说，无毒；
[0024](4)本发明效率高、安全可靠和费用低等显著优点，且不存在二次污染。
【附图说明】
[0025]图1是Fe2O3Al2O3/堇青石为催化剂，C2H6还原NO的结果。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0027]实施例1
[0028]从气瓶中通过转子流量计调配和混合模拟烟气的流量与组成气体的体积百分比。模拟烟气的流量为1.5L/min，烟气中NO的体积百分比为0.05%, C2H6的体积百分比为0.4%，02的体积百分比为1%，GHSV = 18000h、温度范围为200-7000C0使用Fe2O3/Al2O3/堇青石为催化剂。
[0029]图1为实验结果。结果表明，当温度超过550°C时，负载6%和10%氧化铁的Fe2O3/Al2O3/堇青石脱硝系统可实现80 %以上的NO脱除率，负载6 %和10 %氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石催化剂在600°C以上可实现95%以上的NO脱除率。负载2%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石和负载15%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石脱硝系统在反应温度700°C时NO脱除率超过 90%。
[0030]实施例2
[0031]从气瓶中通过转子流量计调配和混合模拟烟气的流量与组成气体的体积百分比。模拟烟气的流量为1.5L/min，烟气中NO的体积百分比为0.05%, C3H8的体积百分比为0.25%，02的体积百分比为1%，GHSV = 18000h、温度范围为200-700°C。使用Fe2O3/Al2O3/堇青石为催化剂。
[0032]结果表明，当温度超过500°C时，负载6%和10%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石脱硝系统可实现80%以上的NO脱除率，负载6%和10%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石催化剂在600°C以上可实现95%以上的NO脱除率。负载2%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石和负载15%氧化铁的Fe2O3Al2O3/堇青石脱硝系统在反应温度700°C时NO脱除率超过90%。
【主权项】
1.一种催化碳氢燃料还原NO的方法，包括: 200°C?700°C条件下，在Fe2O3Al2O3/堇青石的催化作用下，利用碳氢燃料在富燃料情况下使燃煤过程生成的气体NO还原为N2。2.根据权利要求1所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述Fe203/Al2O3/堇青石为蜂窝状整体结构。3.根据权利要求1所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述Fe203/Al2O3/堇青石中氧化招的负载量为15wt%? 18wt%。4.根据权利要求1所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述Fe203/Al2O3/堇青石中氧化铁的负载量为2wt%? 15wt%。5.根据权利要求4所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述Fe203/Al2O3/堇青石中氧化铁的负载量为6wt%? 1wt%。6.根据权利要求1所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述碳氢燃料空气系数SR为0.7?1.0。7.根据权利要求6所述的一种催化碳氢燃料还原NO的方法，其特征在于:所述碳氢燃料为 CH4、C2H4' C2H6' C3H6' C3H8中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及一种催化碳氢燃料还原NO的方法，包括：200℃～700℃温度条件下，在Fe2O3/Al2O3/堇青石的催化作用下，利用碳氢燃料使燃煤过程生成的气体NO还原为N2。本发明方法的还原剂为碳氢燃料，相对与氨或尿素来说，无毒；本发明效率高、安全可靠和费用低等显著优点，且不存在二次污染。
【IPC分类】B01D53/56, B01D53/86
【公开号】CN105032180
【申请号】CN201510429879
【发明人】苏亚欣, 周皞, 廖文裕
【申请人】东华大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月21日