[發明專利]一種脫硝劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201611192726.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106731643A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李國棟;范玲燕
• 申請（專利權）人: 李國棟;范玲燕
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/58;B01J23/63;B01J20/08;B01J20/30
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 張瑞林

技術領域

一種脫硝劑及其制備方法，屬于催化裂化助劑技術領域。

背景技術

催化劑在反應器和再生器之間進行循環，通常在離開反應器時，催化劑上含焦炭約3～10wt%，須在再生器內用空氣中的氧燒去沉積的焦炭以恢復催化活性。催化劑上沉積的焦炭主要是反應縮合物，主要成分是碳和氫，當裂化原料含硫和氮時，焦炭中也含有硫和氮。積炭的催化劑經和氧氣進行再生反應，生成CO₂、CO 和H₂O，再生煙氣中還含有SOx和NOx。隨著社會的發展，環保問題越來越受到重視，這就要求再生煙氣中的氮氧化物（簡稱NOx）不能超標排放。現有催化裂化裝置中，有很多設有一氧化碳燃燒爐以利用再生器生成的大量一氧化碳（反應為放熱反應，熱效應相當大，足以提供本裝置熱平衡所需的熱量）。

現有催化裂化裝置降低NOx排放除了通過脫硝裝置外，主要是通過使用脫硝劑。現有脫硝劑主要存在以下問題：首先，現有脫硝劑只能將再生煙氣中的NOx降低至200mg/Nm³左右，在越來越嚴峻的環保要求下，已經不能適應生產需要。其次，現有脫硝劑在消耗NOx的同時，幾乎都消耗一氧化碳，一氧化碳是一種可燃燒再利用的氣體，而現有的脫硝劑工作過程中均消耗了一氧化碳，一氧化碳無法作為可燃能源進行二次利用。而在大規模工業生產中，一氧化碳的年生成量是巨大的，現有脫硝劑的使用導致了大量的能源浪費。使得后面的燃燒爐操作浮動很大甚至不能正常運轉。目前迫切需要一種既能大幅降低再生煙氣中NOx濃度（至少降低至100 mg/Nm³）及NH₃濃度，又不消耗一氧化碳的脫硝劑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠有效降低煙氣中NOx濃度及NH₃濃度，同時工作過程中不消耗煙氣中的一氧化碳的脫硝劑及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該脫硝劑，其特征在于，由以下重量份的原料制成：活性氧化鋁50~90份、銥或銠的化合物0.1~10份、稀有金屬元素的硝酸鹽1~8份、稀土元素的氯化物0.1~0.5份、過渡金屬元素的硝酸鹽1~10份、堿土金屬元素的硝酸鹽1~5份、水20~200份。

本發明的發明人認為，導致現有的脫硝劑在工作過程中消耗一氧化碳的原因是：脫硝劑中的貴重金屬對一氧化氮存在吸附、活化的作用。本發明中經步驟a）~c）的操作后，所獲得的脫硝劑中：貴重金屬元素、稀有金屬元素、稀土元素、過渡金屬和堿土金屬分別以金屬氧化物的形式存在，多種金屬組分聯合使用的設計，使該脫硝劑的脫硝率更高。該脫硝劑工作過程中，利用多金屬間的相互作用，選擇性的將再生煙氣中的NOx進行吸附并分解，同時按照本發明原料中的特定的金屬比例，將貴重金屬吸附一氧化碳的作用選擇性的屏蔽。

助燃反應機理：（Pr代表貴重金屬）：

吸附活化：Pr + O₂→ Pr-O；

氧化助燃：Pr-O + CO（或C）→Pr + CO₂↑；

脫硝反應機理：（Me和Pe分別代表不同的金屬）：

Me + NH₃→Me:NH₂-H；

Pe + NO → Pe:N=O；

Me:NH₂-H + Pe:N=O → N₂↑ + H₂O + Me + Pe。

當多種金屬的比例達到本發明限定的原料重量份比值時，所獲得的該脫硝劑在處理煙氣的過程中：金屬Me和Pe會將貴重金屬Pr對CO的吸附性進行屏蔽掉。在此基礎上，本發明的發明人優化了貴重金屬元素為銥或銠，同時添加稀有金屬元素的硝酸鹽，用以改善所選貴重金屬工作環境，從而使得本發明對NOx的吸附和分解的效率更高。

本脫硝劑優選的重量份的原料制成：活性氧化鋁60~70份、銥或銠的化合物4~7份、稀有金屬元素的硝酸鹽3~5份、稀土元素的氯化物0.2~0.3份、過渡金屬元素的硝酸鹽4~7份、堿土金屬元素的硝酸鹽2~3份、水35~40份。優選的原料重量份組成能夠達到更佳的脫硝效果，相同使用量時催化裂化裝置的NOx濃度及NH₃濃度達到最低狀態。