一种除焦脱硝催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于催化剂领域，更具体地，涉及一种除焦脱硝催化剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着石油、煤、天然气等化石能源的日益消耗和枯竭，能源问题已经越来越受到世界各国的关注，同时化石能源的大量消耗也带来了空气污染、温室效应等一系列环境问题。因此，如何开发可替代传统能源的可再生能源己经成为进入21世纪以后人类面临的新课题。生物质被视为继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源。生物质转化成为燃料的整个链条中最有效的手段就是热解气化，生物质热解气化可将生物质原料转化为以氢气和一氧化碳为主的气体燃料。我国农业秸秆类生物质储量丰富，将秸秆类生物质通过热解转化为合成气，一方面可将可再生的农业生物质转化为燃料或工业原料，供工农业使用；另一方面可避免大量的生物质资源被废弃或随意焚烧而造成环境污染，变废为宝。因此近年来对生物质能的研究和应用愈来愈引起人们的关注。开发新能源和可再生能源特别是把它们转化为高品位能源，因地制宜，多种能源互补，以逐步减少和替代化石能源的使用，是保护生态环境，走经济社会可持续发展之路的重大措施。一般过程的生物质热解气化中的燃气含有大量焦油及一定量氮氧化物，焦油的形成不仅导致设备腐蚀堵塞，造成设备损坏，而且降低燃气热值和品质；氮氧化物的排放会造成空气污染。因此除去和减少燃气中的焦油含量势在必行。传统的除焦脱硝方法有物理喷淋、织网过滤、超高温裂解等，虽然有一定的效果，但因存在使用周期短、造价成本高等问题逐渐被取代。目前，催化热解重整被认为是除去生产过程中的焦油含量、净化燃气、提升燃气品质最有潜力的方法；而生物质燃气的催化重整技术关键在于高效催化剂的制备。因此开发一种高效除焦脱硝的催化剂势在必行。技术实现要素：本发明的目的在于解决上述问题，以不同的原料配比、煅烧温度为基础，制备出比表面积大、多孔、用于秸秆生物质热解催化除焦脱硝具有极高的催化活性的除焦脱硝催化剂。为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种除焦脱硝催化剂，该除焦脱硝催化剂包括以下组分：镍盐3-12重量份、钒盐3-12重量份、钨盐1-6重量份、生物质颗粒3-12重量份、氧化钙25-45重量份、氧化镁5-25重量份、膨润土15-35重量份。作为本发明优选的实施方式，所述除焦脱硝催化剂包括以下组分：镍盐5-10重量份、钒盐5-10重量份、钨盐2-5重量份、生物质颗粒5-10重量份、氧化钙30-40重量份、氧化镁10-20重量份、膨润土20-30重量份。在上述组分范围内，该除焦脱硝催化剂能更大地发挥其除焦脱硝性能。本发明中，所述镍盐、钒盐和钨盐可选用本领域技术人员常规采用的镍盐、钒盐和钨盐。作为本发明优选的实施方式，所述镍盐选自硝酸镍、卤化镍和硫酸镍中的至少一种。作为本发明优选的实施方式，所述钒盐为偏钒酸钠。作为本发明优选的实施方式，所述钨盐为钨酸钠和/或钨酸铵。本发明中，所述生物质颗粒可选用本领域技术人员常规采用的生物质颗粒。作为本发明优选的实施方式，所述生物质颗粒选自活性炭粉、作物秸秆颗粒、锯末、林业废弃物粉末和果皮壳粉末中的至少一种。本发明制备得到的除焦脱硝催化剂的比表面积为80-170m2/g。本发明的第二方面提供上述的除焦脱硝催化剂的制备方法，该制备方法包括：1)将镍盐、钒盐和钨盐溶于水中得到第一溶液，将生物质颗粒、氧化钙、氧化镁和膨润土溶于水中得到第二溶液；2)向第二溶液中滴加第一溶液并不断搅拌，得到搅拌均匀的混合物；3)将混合物倒入模型中，养护、煅烧后得到所述除焦脱硝催化剂。作为本发明优选的实施方式，养护的时间为60-80h，更优选为65-75h。作为本发明优选的实施方式，煅烧在惰性氛围下进行。作为本发明优选的实施方式，煅烧的温度为300-600℃，时间为1.5-2.5h。本发明的第三方面提供上述的除焦脱硝催化剂在净化燃气中的应用。本发明的优点和积极效果：与传统的单载体催化剂相比，本发明以生物质颗粒、氧化钙、氧化镁和膨润土为复合载体，制备得到碳-金属负载载体，其负载能力更强、热稳定性更好。本发明以镍盐、钒盐、钨盐为活性组分，制备得到的三元金属催化剂可在除焦的同时脱硝，摆脱了传统除焦脱硝的单步骤模式。该三元金属催化剂用于生物质热解气化，可有效对燃气进行除焦脱销；不仅具有极高的催化活性，可显著净化燃气，提升燃气品质，而且抗积碳能力强，抗失活能力佳，使用寿命长。本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1示出了本发明实施例1制得的三元催化剂的xrd图谱。具体实施方式下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例1本实施例提供一种除焦脱硝催化剂及其制备方法。1)将7.5重量份硝酸镍、7.5重量份偏钒酸钠和3.5重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将7.5重量份活性炭粉、35重量份氧化钙、15重量份氧化镁和25重量份膨润土溶于水中得到第二溶液；2)向第二溶液中滴加第一溶液并不断搅拌，得到搅拌均匀的混合物；3)将混合物倒入模型中，养护72h、在600℃的惰性氛围下煅烧2h后得到除焦脱硝催化剂。制得的三元催化剂的xrd图谱如图1所示，edx元素百分比分析如表1所示。表1成分sicanivla含量(％)30.09428.35814.1777.8586.989成分feskcr含量(％)2.0041.3730.6070.507实施例2本实施例提供一种除焦脱硝催化剂及其制备方法。1)将5重量份硝酸镍、10重量份偏钒酸钠和2重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将10重量份活性炭粉、30重量份氧化钙、20重量份氧化镁和20重量份膨润土溶于水中得到第二溶液；2)向第二溶液中滴加第一溶液并不断搅拌，得到搅拌均匀的混合物；3)将混合物倒入模型中，养护72h、在600℃的惰性氛围下煅烧2h后得到除焦脱硝催化剂。实施例3本实施例提供一种除焦脱硝催化剂及其制备方法。1)将10重量份硝酸镍、5重量份偏钒酸钠和5重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将5重量份活性炭粉、40重量份氧化钙、10重量份氧化镁和30重量份膨润土溶于水中得到第二溶液；2)向第二溶液中滴加第一溶液并不断搅拌，得到搅拌均匀的混合物；3)将混合物倒入模型中，养护72h、在600℃的惰性氛围下煅烧2h后得到除焦脱硝催化剂。实施例4与实施例1的不同之处在于，步骤1)中，将3重量份硝酸镍、12重量份偏钒酸钠和1重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将12重量份活性炭粉、25重量份氧化钙、25重量份氧化镁和15重量份膨润土溶于水中得到第二溶液。实施例5与实施例1的不同之处在于，步骤1)中，将12重量份硝酸镍、3重量份偏钒酸钠和6重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将3重量份活性炭粉、45重量份氧化钙、5重量份氧化镁和35重量份膨润土溶于水中得到第二溶液。实施例6与实施例1的不同之处在于，步骤3)中，养护60h。对比例1与实施例1的不同之处在于，步骤1)中，将18.5重量份硝酸镍溶于水中得到第一溶液，将7.5重量份活性炭粉、35重量份氧化钙、15重量份氧化镁和25重量份膨润土溶于水中得到第二溶液。对比例2与实施例1的不同之处在于，步骤1)中，将7.5重量份硝酸镍、7.5重量份偏钒酸钠和3.5重量份钨酸钠溶于水中得到第一溶液，将57.5重量份氧化钙溶于水中得到第二溶液。对比例3与实施例1的不同之处在于，步骤1)中，将18.5重量份硝酸镍溶于水中得到第一溶液，将57.5重量份氧化钙溶于水中得到第二溶液。将实施例1-6制得的除焦脱硝催化剂及对比例1-3制得的催化剂的除焦脱硝转化效果进行检测，结果如表2所示：表2以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页12