一种尖晶石型氧化物的应用及催化脱硫脱硝的方法技术

一种尖晶石型氧化物的应用及催化脱硫脱硝的方法，所述的尖晶石型氧化物为M1Fe2O4、M2Al2O4的中的一种或两种，所述的M1、M2各自独立的选自Ni、Cu、Mn、Zn、Mg、Fe和Co中的一种；将所述的尖晶石氧化物用作催化剂用于包含有二氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体的催化脱硫脱硝反应。本发明专利技术通过上述应用方法可以很好的保证烟气中的二氧化硫和氮氧化物的转化率，可以实现同时催化脱硫脱硝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护科学领域，涉及一种尖晶石型氧化物的应用，及工业烟气中催化脱硫脱硝的方法。
技术介绍
燃烧烟气的治理成为保护环境，修复生态最重要的内容之一，国家“十二五”规划将增加实施总量控制的污染因子，主要污染物由两项扩大到四项，即化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物，其中化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8%，氨氮、氮氧化物排放分别减少10%。随着国家执行的减排标准日趋严格，烟气脱硫脱硝成为能源和环保领域急需解决的问题。 脱硫脱硝技术分为两类(I)催化还原法，主要利用催化剂、还原剂等将NOx进行还原，实现同时脱硫脱硝；(2)氧化吸收法，利用各种强氧化剂，如NaC102、C102、HC103、KMn04等，将不溶于水的NO氧化生成NO2，从而与SO2在后期同时被吸收。氧化法同时脱硫脱硝通常采用的氧化剂价格比较昂贵，且脱硫脱硝产物难于分离，利用价值不大；而还原法同时脱硫脱硝工艺简单，流程短，NOx还原产物为N2可直接排放，产物易于分离回收。因此，还原法同时脱硫脱硝更具市场应用潜力。脱硫的还原剂有炭、H2, CH4, CO、CaS, Na2S以及生物还原等；而脱硝的还原剂有尿素、NH3等。对于还原SO2主要有负载型催化剂和金属氧化物催化剂两大体系。NO直接分解催化剂有贵金属催化剂、金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物和金属离子交换的分子筛、NOx的催化还原催化剂主要分为(I)贵金属；(2)矾金属；(3)铁和铜的氧化物；(4)沸石；(5)碳，包括活性炭和活性焦；(6)镧系元素由于有些还原剂来源不方便，反应温度高，催化剂容易中毒，因此还未得到大范围的工业应用。开发高活性、高选择性和不易中毒的同时脱硫脱硝催化剂是今后催化还原法的主要任务。因此，为了能够达到同时催化脱硫脱硝的效果，且催化剂在使用过程中不易中毒，有价附属产品易于回收。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，提供尖晶石型氧化物的应用，可以很好的保证烟气中的二氧化硫和氮氧化物的转化率，可以实现同时催化脱硫脱硝。本专利技术的另一目的是提供一种对烟气进行催化脱硫脱硝的方法。利用上述催化剂在本专利技术的方法中，且能较好的回收附属产品，以及产品硫、氮气的回收率，解决现有脱硫脱硝效率不高且附属产品难于分离和回收的问题。本专利技术的更进一步的目的在于，催化剂在实现催化脱硫脱硝的同时，实现碳的回收和催化剂的循环使用。本专利技术提供了尖晶石型氧化物的应用是，将所述的尖晶石氧化物用作催化剂用于包含有二氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体的催化脱硫脱硝反应；所述的尖晶石型氧化物为M1Fe2O4、M2Al2O4的中的ー种或两种，所述的M1、M2各自独立的选自Ni、Cu、Mn、Zn、Mg、Fe和Co中的ー种。所述的混合气体还含有一氧化碳；通过催化剂的ー氧化碳先转化成ニ氧化碳，再进ー步催化转化为单质碳；所述的催化剂通过ー氧化碳活化，可实现脱硫脱硝反应中催化剂的循环使用。具体过程是首先本专利技术通过高氧空位的尖晶石型氧化物催化剂，在高温条件下通过催化剂的高氧空位获取混合气体(ニ氧化硫、一氧化氮和ニ氧化氮气体)中氧原子，使ニ氧化硫转化为单质硫,一氧化氮和ニ氧化氮气体转化为氮气,然后一氧化碳在高温下获取催化剂中的氧，使该段催化剂在ー氧化碳的作用下仍然保持高氧空位，而ー氧化碳转化为ニ氧化碳，在第二段催化过程中转化为单质碳。从而实现催化剂在实现催化脱硫脱硝的同吋，实现碳的回收和催化剂的循环使用。本专利技术的催化脱硫脱硝的方法是将包含有ニ氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体通过经过高温加热的尖晶石型氧化物催化剂进行催化脱硫脱硝反应；所述的高温加热及脱硫脱硝的反应温度控制为300-1200°C ;所述的尖晶石型氧化物为M1Fe2CVM2Al2O4的中的ー种或两种，所述的MpM2各自独立的选自Ni、Cu、Mn、Zn、Mg和Co中的ー种。 所述的混合气体还含有ー氧化碳；通过催化剂的作用ー氧化碳先转化成ニ氧化碳，再进ー步催化转化为单质碳；所述的催化剂通过ー氧化碳活化，实现脱硫脱硝反应中催化剂的循环使用。本专利技术的所述的尖晶石氧化物粒度优选为O. 2-20 μ m。本专利技术提出ー种催化剂对混合气体的催化脱硫脱硝的方法，其中的混合气体特别针对电厂和冶金工厂所排放的烟气。本专利技术通过制备高氧空位的尖晶石型氧化物催化剂，在高温条件下通过催化剂的高氧空位获取混合气体(ニ氧化硫、一氧化氮和ニ氧化氮气体)中的氧原子，使ニ氧化硫转化为单质硫，一氧化氮和ニ氧化氮气体转化为氮气，然后ー氧化碳在高温下获取催化剂中的氧使催化剂仍然保持高氧空位，而ー氧化碳转化为ニ氧化碳，在第二段催化过程中转化为单质碳，该段催化剂在ー氧化碳的作用下重新活化保持高氧空位。将MFe2O4复合尖晶石型氧化物置入管式炉中进行高温加热，混合气体经过烟气调节后通过高温催化剂，在管式炉后设置冷凝设备收集单质硫，其中空速3000-300(K)mlV(g · h)，反应温度300-1200°C。所述的催化脱硫脱硝具体过程为将MFe2O4和/或MAl2O4尖晶石型氧化物催化剂置入管式炉中进行高温加热，混合气体经过烟气(或混合气体)流量空速调节后通过高温催化剂，在管式炉后设置冷凝设备收集单质硫。所述的高氧空位催化剂为MFe2O4和MAl2O4的复合尖晶石，M为Ni、Cu、Mn、Zn、Mg和Co中的ー种。本专利技术的所述混合气体包括一氧化碳、ニ氧化硫、一氧化氮和ニ氧化氮气体；ー氧化碳体积百分比为20%-80%，ニ氧化硫体积百分比为不高于30%，一氧化氮体积百分比为不高于20%，ニ氧化氮体积百分比为不高于10%。通过本专利技术的催化剂的应用可使得混合气体中脱硫效率为95%以上；脱硝效率55%以上；ニ氧化碳转化率91%以上，单质硫回收率89%以上，N2回收率48%以上，单质炭回收率87%以上。本专利技术提出一种同时催化脱硫脱硝的方法，特别针对电厂和冶金工厂所排放的烟气，通过制备高氧空位的复合尖晶石型氧化物催化剂在高温条件下通过高氧空位获取混合气体的氧原子，能保证烟气中的二氧化硫和氮氧化物的转化率以及产品硫、氮气和碳的回收率的同时，解决了现有脱硫脱硝效率不高且附属产品难于分离和回收的问题。其工艺简单、方便。本专利技术利用高氧空位的尖晶石型氧化物催化剂在高温条件下通过催化剂的高氧空位获取混合气体(二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮气体)中的氧原子，使二氧化硫转化为单质硫，一氧化氮和二氧化氮气体转化为氮气，然后一氧化碳在高温下获取催化剂中的氧使催化剂仍然保持高氧空位，而一氧化碳转化为二氧化碳，在第二段催化过程中转化为单质碳，该段催化剂在一氧化碳的作用下重新活化保持高氧空位。即将MFe2O4复合尖晶石型氧化物置入管式炉中进行高温加热，混合气体经过烟气调节后通过高温催化剂，在管式炉后设置冷凝设备收集单质硫，其中空速3000-30000mL/(g *h)，反应温度300-1200°C。本专利技术不但有效实现了同时催化脱硫脱硝的目的，同时对实现烟气同时催化脱硫脱硝的大规模工业化应用具有重大意义。 本专利技术的催化剂可选择按以下方法制备，具体过程为共沉淀法把Ni (NO3) 2水溶液与 Fe (NO3)3 和 Al (NO3)3 水溶液按 nNi2+ n (Fe3++Al3+) =1 2物质的量比混合，采用并流共沉淀法，以NaOH做沉淀剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
尖晶石型氧化物的应用，所述的尖晶石型氧化物为M1Fe2O4、M2Al2O4的中的一种或两种，所述的M1、M2各自独立的选自Ni、Cu、Mn、Zn、Mg、Fe和Co中的一种；将所述的尖晶石氧化物用作催化剂用于包含有二氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体的催化脱硫脱硝反应。

【技术特征摘要】
1.尖晶石型氧化物的应用，所述的尖晶石型氧化物为M1Fe2OpM2Al2O4的中的一种或两种，所述的Mp M2各自独立的选自Ni、Cu、Mn、Zn、Mg、Fe和Co中的一种；将所述的尖晶石氧化物用作催化剂用于包含有二氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体的催化脱硫脱硝反应。2.根据权利要求I所述的应用，所述的混合气体含有一氧化碳；通过催化剂的一氧化碳先转化成二氧化碳，再进一步催化转化为单质碳；所述的催化剂通过一氧化碳活化，实现脱硫脱硝反应中催化剂的循环使用。3.根据权利要求2所述的应用，所述的混合气体包括二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮和一氧化碳；其中混合气体中二氧化硫的体积百分比不高于30%，一氧化氮体积百分比为不高于20%, 二氧化氮体积百分比为不高于10%, —氧化碳体积百分比为20%-80%。4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，所述的混合气体为电厂和冶金工厂所排放的烟气。5.一种催化脱硫脱硝的方法，将包含有二氧化硫、氮氧化物气体在内的混合气体通过经过高温加热的尖晶石型氧化物催化剂进行催化脱硫脱硝反应；所述的高温加热及脱硫脱硝的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何汉兵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：