专利名称：一种微波催化选择性还原反应脱硝方法
技术领域：
本发明涉及一种微波催化选择性还原反应脱硝方法。
背景技术：
随着我国经济的发展，能源消耗量，特别是化石能源的消耗量大幅度增加。与此相应，大气的污染程度也日益加剧，以煤为主的能源结构是影响我国大气环境质量的主要因素。目前，我国95%以上的火电厂是以燃煤为主，短期内难以改变。燃煤过程中排放的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和粉尘分别占我国排放量的87 %，71 %，67 %和60%。在我国，粉尘已经得到了很好的控制和治理；烟气脱硫技术也已日趋成熟，烟气脱硫项目已经在有序地进行；唯有氮氧化物的污染尚未得到有效控制。“十二五”是我国经济发展的重要时期，也是氮氧化物控制的关键时期，如何采取高效的脱硝措施，消除氮氧化物的污染已成为环境保护中的重要课题。目前工业上应用的技术是以氨为还原剂的选择性催化还原技术为 NH3-SCR法，NH3-SCR法是现有氮氧化物处理技术中最成熟的方法之一，该方法可在较低的温度下使氮氧化物脱除率达到80 90%，其不足之处还原剂消耗量大，催化剂易中毒，管路设备要求高和脱硝效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种效率高的、节能环保的、成本低、无二次污染的微波催化选择性还原反应脱硝方法。本发明的目的通过下述技术方案予以实现所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气_固反应进行脱硝处理；所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0. -15%;所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂，与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。所述选择催化还原反应的温度为摄氏200-700度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为0. 5-10秒，优选1-5秒。所述选择催化还原反应的温度为摄氏450-550度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为1-6秒，优选1. 5-3秒。所述选择催化还原反应的微波频率为500-3000兆赫兹、500-2350兆赫兹或 856-965兆赫兹。所述选择催化还原反应的微波频率为950兆赫兹或2450兆赫兹。所述负载活性组分为金属锰，负载量质量比为_6%，优选2% -5%。所述负载活性组分为氧化锰，负载量质量比为2% -8%，优选3% -6%。与现有技术相比，本发明具有以下优点转化率高、能耗小、节能环保，运行成本低、无二次污染。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明本发明所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气_固反应进行脱硝处理；所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0. 1 % -15%，优选 3% -12% ；所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂， 与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。所述选择催化还原反应的温度为摄氏200-700度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为0. 5-10秒，优选1-5秒。所述选择催化还原反应的温度为摄氏450-550度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为1-6秒，优选1. 5-3秒。所述选择催化还原反应的微波频率为500-3000兆赫兹、500-2350兆赫兹或 856-965兆赫兹。所述选择催化还原反应的微波频率为950兆赫兹或2450兆赫兹。所述负载活性组分为金属锰，负载量质量比为_6%，优选2% -5%。所述负载活性组分为氧化锰，负载量质量比为2% -8%，优选3% -6%。负载活性组分选择金属锰或氧化锰的优点，与现有技术的NH3-SCR使用的钒催化剂比较，锰的价格便宜，原料易得。以下实施例来自实验室，AC代表活性炭。主要实验仪器本案申请人研制的新型微波催化反应器，天津市泰斯特仪器有限公司生产的马弗炉，天津市泰斯特仪器有限公司生产的电热鼓风干燥箱，德国赛多利斯集团生产的CPA系列电子天平，台湾亚翔集团生产的AWL-1001-U型纯水机，梅特勒-托利多仪器上海有限公司生产的DGG-9030B型精密pH计，常规加热下的催化反应实验装置为 MRT-6123型微反实验装置。气体分析仪为美国制造的42C NO-NO2-NOx Analyzer。在实验室内，模拟废气为大连大特气体有限公司提供的为N2和NO组成的混合气， 其中NO浓度为1 OOOppm。对比例，常规加热活性炭还原脱硝的实验室研究称取IOg活性炭颗粒填充在反应管，通入浓度为IOOOppm的一氧化氮混合气体， 其中氧气浓度为5. 88%，常规加热下的反应实验装置采用MRT-6123型微反实验装置，采用电方式加热反应管，使用热电偶记录反应管床层中心温度，在反应温度分别为摄氏250度、 300度，400度、500度和600度时，使用集气瓶收集反应管排出的尾气，使用气体分析仪测量尾气中一氧化氮的含量。实验结果参见表1。表1 常规加热活性炭还原脱硝的转化率
权利要求
1.一种微波催化选择性还原反应脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；其特征在于，所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0. -15%;所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂，与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择催化还原反应的温度为摄氏 200-700度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为0. 5-10秒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在，所述选择催化还原反应的温度为摄氏 450-550度；所述选择催化还原反应的压力为常压或微压；所述选择催化还原反应的停留时间为1-6秒。
4.根据权利要求1-3任选一项所述的方法，其特征在，所述选择催化还原反应的微波频率为500-3000兆赫兹、500-2350兆赫兹或856-965兆赫兹。
5.根据权利要求1-3任选一项所述的方法，其特征在，所述选择催化还原反应的微波频率为950兆赫兹或2450兆赫兹。
6.根据权利要求1-3任选一项所述的方法，其特征在于，所述负载活性组分为金属锰， 负载量质量比为_6%。
7.根据权利要求4任选一项所述的方法，其特征在于，所述负载活性组分为氧化锰，负载量质量比为_6%。
8.根据权利要求5任选一项所述的方法，其特征在于，所述负载活性组分为氧化锰，负载量质量比为_6%。
9.根据权利要求1-3任选一项所述的方法，其特征在于，所述负载活性组分为氧化锰， 负载量质量比为2% -8%。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负载活性组分为氧化锰，负载量质量比为2% -8%。
全文摘要
一种微波催化选择性还原反应脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0.1-15％；所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂，与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。本发明具有转化率高、能耗小、节能环保，运行成本低、无二次污染等优点。
文档编号B01J19/12GK102407071SQ20111045108
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者周继承, 李虎, 王哲, 王宏礼, 阳鹏飞 申请人:湘潭大学