一种脱硝剂及其制备方法技术

一种脱硝剂及其制备方法，属于催化裂化助剂技术领域。其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化铝50~90份、贵重金属元素的化合物0.1~10份、稀有金属元素的硝酸盐1~8份、稀有稀土元素的氯化物0.1~0.5份、过渡金属元素的硝酸盐1~10份、碱土金属元素的硝酸盐1~5份、水20~200份。制备方法中将各组份和水按重量份比例配制成溶液，搅拌均匀；加入至装有活性氧化铝置于搅拌罐内，得半成品；烘干、焙烧即得。该脱硝剂能够有效降低烟气中NOx浓度，同时工作过程中不消耗烟气中的一氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝剂及其制备方法
一种脱硝剂及其制备方法，属于催化裂化助剂

技术介绍
催化剂在反应器和再生器之间进行循环，通常在离开反应器时，催化剂上含焦炭约3～10wt%，须在再生器内用空气中的氧烧去沉积的焦炭以恢复催化活性。催化剂上沉积的焦炭主要是反应缩合物，主要成分是碳和氢，当裂化原料含硫和氮时，焦炭中也含有硫和氮。积炭的催化剂经和氧气进行再生反应，生成CO2、CO和H2O，再生烟气中还含有SOx和NOx。随着社会的发展，环保问题越来越受到重视，这就要求再生烟气中的氮氧化物（简称NOx）不能超标排放。现有催化裂化装置中，有很多设有一氧化碳燃烧炉以利用再生器生成的大量一氧化碳（反应为放热反应，热效应相当大，足以提供本装置热平衡所需的热量）。现有催化裂化装置降低NOx排放除了通过脱硝装置外，主要是通过使用脱硝剂。现有脱硝剂主要存在以下问题：首先，现有脱硝剂只能将再生烟气中的NOx降低至200mg/Nm3左右，在越来越严峻的环保要求下，已经不能适应生产需要。其次，现有脱硝剂在消耗NOx的同时，几乎都消耗一氧化碳，一氧化碳是一种可燃烧再利用的气体，而现有的脱硝剂工作过程中均消耗了一氧化碳，一氧化碳无法作为可燃能源进行二次利用。而在大规模工业生产中，一氧化碳的年生成量是巨大的，现有脱硝剂的使用导致了大量的能源浪费。使得后面的燃烧炉操作浮动很大甚至不能正常运转。目前迫切需要一种既能大幅降低再生烟气中NOx浓度（至少降低至100mg/Nm3）及NH3浓度，又不消耗一氧化碳的脱硝剂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够有效降低烟气中NOx浓度及NH3浓度，同时工作过程中不消耗烟气中的一氧化碳的脱硝剂及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该脱硝剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化铝50~90份、铱或铑的化合物0.1~10份、稀有金属元素的硝酸盐1~8份、稀土元素的氯化物0.1~0.5份、过渡金属元素的硝酸盐1~10份、碱土金属元素的硝酸盐1~5份、水20~200份。本专利技术的专利技术人认为，导致现有的脱硝剂在工作过程中消耗一氧化碳的原因是：脱硝剂中的贵重金属对一氧化氮存在吸附、活化的作用。本专利技术中经步骤a）~c）的操作后，所获得的脱硝剂中：贵重金属元素、稀有金属元素、稀土元素、过渡金属和碱土金属分别以金属氧化物的形式存在，多种金属组分联合使用的设计，使该脱硝剂的脱硝率更高。该脱硝剂工作过程中，利用多金属间的相互作用，选择性的将再生烟气中的NOx进行吸附并分解，同时按照本专利技术原料中的特定的金属比例，将贵重金属吸附一氧化碳的作用选择性的屏蔽。助燃反应机理：（Pr代表贵重金属）：吸附活化：Pr+O2→Pr-O；氧化助燃：Pr-O+CO（或C）→Pr+CO2↑；脱硝反应机理：（Me和Pe分别代表不同的金属）：Me+NH3→Me:NH2-H；Pe+NO→Pe:N=O；Me:NH2-H+Pe:N=O→N2↑+H2O+Me+Pe。当多种金属的比例达到本专利技术限定的原料重量份比值时，所获得的该脱硝剂在处理烟气的过程中：金属Me和Pe会将贵重金属Pr对CO的吸附性进行屏蔽掉。在此基础上，本专利技术的专利技术人优化了贵重金属元素为铱或铑，同时添加稀有金属元素的硝酸盐，用以改善所选贵重金属工作环境，从而使得本专利技术对NOx的吸附和分解的效率更高。本脱硝剂优选的重量份的原料制成：活性氧化铝60~70份、铱或铑的化合物4~7份、稀有金属元素的硝酸盐3~5份、稀土元素的氯化物0.2~0.3份、过渡金属元素的硝酸盐4~7份、碱土金属元素的硝酸盐2~3份、水35~40份。优选的原料重量份组成能够达到更佳的脱硝效果，相同使用量时催化裂化装置的NOx浓度及NH3浓度达到最低状态。优选的，所述的活性氧化铝的比表面积100m2/g~260m2/g，孔容0.15ml/g~0.3ml/g，堆积密度0.83g/ml~0.88g/ml，活性氧化铝中粒径为40μm~105μm的颗粒所占的质量百分比为60%~100%。活性氧化铝，又名活性矾土，呈白色粉末状。本领域中，在催化剂中使用的氧化铝，通常专称为活性氧化铝，它是一种多孔性、高分散度的固体材料。本专利技术中活性氧化铝作为载体使用。以上优选活性氧化铝的性能参数可以保证活性氧化铝具有较大的表面积，其微孔表面具备较好吸附性能、表面活性和优良的热稳定性，能有效吸附制备过程中所获得的溶液中的组分，提高该脱硝剂的脱硝率。优选的，所述的铱或铑的化合物为铱单质或铑单质使用王水溶解后，经浓缩干燥获得的产物。本专利技术中贵重金属元素的单质使用王水溶解后，王水在溶解贵重金属元素的单质过程中被反应消耗，形成贵重金属元素的络合物和水的混合液，经干燥后获得的产物即为贵重金属元素的化合物。贵重金属元素的化合物在制备过程中以固态添加。贵重金属元素的化合物中可能含有极微量的王水或不参与反应的杂质，但所占的质量百分比低于千分之一，可以忽略不计。优选的，所述的稀有金属元素的硝酸盐为铪或铼的硝酸盐。本专利技术中稀有金属元素的选则使本专利技术的一项关键技术特征，优选铪或铼的硝酸盐，能够是贵金属元素对NOx的处理效率大大提高，同时辅助碱土金属元素，进一步消除贵重金属对一氧化碳的吸附活性。优选的，所述的稀土元素的氯化物为镧、铈、镨中的一种或两种以上的氯化盐。本专利技术中所述的稀土元素的氯化物为包含结晶水的稀土元素的氯化物。例如，本专利技术中所指的氯化镧为LaCl3·6H2O（淡黄色结晶状）、氯化铈为CeCl3·6H2O（白色结晶状）、氯化镨为PrCl3·6H2O（绿色粒状结晶物），包含结晶水的稀土元素的氯化物为市售产品，更易于购买获得，操作时直接溶解于蒸馏水中。脱硝剂原料中的水为蒸馏水，蒸馏水中不含或含有极少的金属离子成分，能够避免对本专利技术制备过程中的焙烧产生干扰。优选的，所述的过渡金属元素的硝酸盐为钛、钇或锆的硝酸盐。过渡金属元素硝酸盐的选择能够以更小的添加量达到更强的脱硝效果。优选的，所述的碱土金属元素的硝酸盐为硝酸铍或硝酸锶。利用碱土金属元素的硝酸盐消除贵重金属对一氧化碳的吸附活性，是本专利技术的一个关键技术手段。优选铍或锶的硝酸盐时能够以较小的添加量达到最佳的消除效果。该脱硝剂的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：a）将贵重金属元素的化合物、稀有金属的硝酸盐、稀土元素的氯化物、过渡金属元素的硝酸盐、碱土金属元素的硝酸盐和水按重量份比例配制成溶液，搅拌均匀；b）将按重量份称取的活性氧化铝置于搅拌罐内，将步骤a）配制好的溶液加入搅拌罐，搅拌均匀后得半成品；c）将半成品放置于烘干炉内进行烘干，100℃~200℃烘干1~8小时，550℃~600℃焙烧2~4小时后得成品。与现有技术相比，本专利技术的一种脱硝剂及其制备方法所具有的有益效果是：该脱硝剂能够有效降低烟气中NOx浓度，同时工作过程中不消耗烟气中的一氧化碳。首先，专利技术人设计了贵重金属元素、稀有金属、稀土元素、过渡金属元素和碱土金属元素联合使用，通过多族金属元素联用，以实现快速、准确的选择性吸附NOx，在对NOx的分解反应中起到了关键作用，使脱硝率更高，NOx的排放浓度达到100mg/Nm3及以下。其次，专利技术人认为导致一氧化碳消耗的原因为贵重金属对一氧化碳的吸附活化性。本专利技术添本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硝剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化铝50~90份、铱或铑的化合物0.1~10份、稀有金属元素的硝酸盐1~8份、稀土元素的氯化物0.1~0.5份、过渡金属元素的硝酸盐1~10份、碱土金属元素的硝酸盐1~5份、水20~200份。

【技术特征摘要】
1.一种脱硝剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化铝50~90份、铱或铑的化合物0.1~10份、稀有金属元素的硝酸盐1~8份、稀土元素的氯化物0.1~0.5份、过渡金属元素的硝酸盐1~10份、碱土金属元素的硝酸盐1~5份、水20~200份。2.根据权利要求1所述的一种脱硝剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化铝60~70份、铱或铑的化合物4~7份、稀有金属元素的硝酸盐3~5份、稀土元素的氯化物0.2~0.3份、过渡金属元素的硝酸盐4~7份、碱土金属元素的硝酸盐2~3份、水35~40份。3.根据权利要求1所述的一种脱硝剂，其特征在于：所述的活性氧化铝的比表面积100m2/g~260m2/g，孔容0.15ml/g~0.3ml/g，堆积密度0.83g/ml~0.88g/ml，活性氧化铝中粒径为40μm~105μm的颗粒所占的质量百分比为60%~100%。4.根据权利要求1所述的一种脱硝剂，其特征在于：所述的铱或铑的化合物为单质铱或单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，范玲燕，
申请(专利权)人：李国栋，范玲燕，
类型：发明
国别省市：山东,37