CN101024144A - 利用氧化镁基催化－吸附剂进行烟气脱氮的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种利用氧化镁基催化－吸附剂进行烟气脱氮的方法，属于烟气治理技术领域，将燃煤烟气经塔底入口引入吸附塔，沿径向通过催化吸附剂床层，控制烟气空速2000～3500h^－1，温度30～250℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。采用的吸附塔为环式氧化镁基催化－吸附剂脱硝吸附塔，壳体为圆柱形，壳体内依次是多孔外筒、催化吸附剂层、多孔内筒，催化吸附剂层装填在多孔外筒、多孔内筒构成的环形夹层中。本发明方法净化效率高，脱硝效率可达99.5％，设备简单、无二次污染、运行可靠。较宽的温度适用泛围，在低温下和较高的温度下都能达到良好的处理效果。可广泛应用于燃煤烟气的治理。

Description

利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法及装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及燃煤烟气的治理技术，具体涉及利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法。

背景技术

随着对可持续发展战略认识的不断深入，环境污染与防治问题已引起世界各国的高度重视。其中酸雨的污染及其造成的危害已成为世界各国关注的全球环境问题之一。大气中酸性气体的主要来源是燃烧、火力发电、钢铁冶炼、有色金属冶炼、水泥和有关化工厂等企业外排烟气中的有害气体：氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等，它们与大气中的水分，经光化学和非光化学的、均相的和非均相的大气化学反应，形成PH＜5.6的酸雨。

SO₂和NO_x是大气污染中排放量最多，危害性最大的两种气体，也是形成酸雨的主要物质，它们的干沉降和降对生态造成严重破坏，影响人体健康。我国是以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占约70％，而且其中84％(10亿吨/年)以上是通过燃烧方式利用的，而煤燃烧产生的含SO₂(1000～4000ppm)和NO_x(300～800ppm)的燃气，是工业废气污染(酸雨危害)的主要根源。

随着国民经济的迅速发展，我国已经成为能源生产和消费大国，由此产生的二氧化硫和氮氧化物的排放量也逐年增加，目前已经居世界第一位。到2003年全国二氧化硫的排放量增加到2220万吨，而氮氧化物的排放量已经达到了1500万吨。

由于我国的经济结构和社会生活建立在国产能源的基础上，而煤炭又占常规能源探明储量的90％，因此，在今后相当长的时期内，煤炭仍将是我国的主要能源，据有关统计：若不采取有效的削减措施，2020年我国SO₂排放量将达到3500万吨，NOx排放量将达到2700万吨之多。

近30-40年来各国科学有致力于防止酸雨的脱硫脱氮研究，目前世界上对SO₂的控制技术已经比较成熟，我国自行研制的工业化装置也也已试验成功并投产。面对于NOx的排放控制，国内处虽然已经进行了一系列研究，并取得了一定的进展，但由于烟气排入量很大，废气中NOx的浓度很低，技术难度较大，目前还没有找到一个技术上合理、经济上可行、适合我国国情的治理方案。

NOx的危害性就相对突出了。因此，NOx的脱除已被工业化国家列入大气污染防治的主要内容，各国相继制定了含NOx废气的排放指标，对NOx的排放量进行限制。随着人类对环保要求的提高，对含NOx废气的排放要求会越来越严格。

燃煤烟气中NOx90％以上为NO，NOx脱除的主要困难在于NO难溶于水，因此NOx的回收的立足点是强化NO的吸收。

吸附法净化NO_x的优点是：工艺简单，净化效率高，无需消耗化学物质，设备简单，操作方便。缺点是：由于吸附剂吸附容量小，需要的吸附剂量大，设备庞大，吸附剂再生困难，处理不当容易造成二次污染，而且该过程为间歇操作。故吸附法的工业应用并不广泛，不太适合于燃煤锅炉的烟气处理，仅适用于净化处理含NO_x浓度较低的废气。

由于选择性催化还原法和选择性非催化还原法均需消耗大量的NH₃，若能将NO_x直接催化分解为N₂和O₂，便可达到既消除污染，又节约能源和资源的目的。相对于催化还原法，催化分解法在脱除NO_x的方法中更具有吸引力。首先，从热力学数据来看，NO_x在较低温度下相对于N₂和O₂是不稳定的，298K时，NO分解反应在标准状态下的平衡常数约为1015.773K时约为1071。可见，直接分解NO_x在热力学上是完全可行的；此外，反应不需任何还原剂，因添加还原剂需增加庞大设备和投资运行费用高等问题将不复存在；另外，由于反应产物是N₂和O₂，不会造成二次污染。所以催化分解法应是最简单和最直接的NO_x脱除法。

对NO_x的分解有催化作用的催化剂有铂系金属、过渡金属、稀土金属及其氧化物等。有些催化剂的分解效率高但不能持久，主要原因是NO_x分解后产生的氧不易从载体上脱除，从而使催化剂失活。若用固体炭代替传统的载体物质(Al₂O₃和SiO₂等)制成催化剂，炭易与表面吸附的氧发生反应生成气态物质CO，CO₂等，使氧得以脱除，从而避免催化剂表面上的活性中心因吸附氧而中毒。另外，固体炭本身就是还原剂，它易于将NO_x还原为NO或N₂O。但因反应过程消耗炭载体，催化剂寿命将取决于炭的消耗速度，尤其是对氧含量较高的气体，寿命较短，该法还在进一步的研究中

上述方法的关键就在于NO的选择性还原。由于在工业生产中，燃烧烟气成分比较复杂，经静电除尘后，温度为140～150℃，含尘100～150mg/m³，H₂O5～8％，SO21000～4000ppm，NO300～800ppm，O₂4～7％，CO₂12～15％，N₂75％左右。可以直接利用烟道气中的O₂来氧化NO，此反应为一可逆放热，但由于NO浓度低，反应很慢，因此需要利用高活性催化剂以加快反应。SO₂和H₂O的存在可能使催化剂中毒。

在废气治理中的NO_x通常指的是NO和NO₂。许多法规上表明的NO_x，指的是NO₂(即假设所有的NO都转化为NO₂)。NO_x不仅是酸雨形成的主要因素，而且可与碳氢化物等反应形成光化学则雾。NO₂在大气中的另一个主要的危害是有助于形成O₃，会导致光化学烟雾的形成。

当今脱除废气中NOx的方法可以分为两种：一种是湿法，即把废气中NOx直接转化为NO₃或NO₂加以回收，如延长吸收法、化学吸收法及物理化学吸附法；另一种是干法，即通过还原剂使NOx转化为可排放的氮气，其典型代表是催化还原法，包括选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。

对不同的含NOx废气，需采用不同的治理方法。延长吸收法脱除效果较好，吸收液可直接返回生产系统，不过需对现有装置进行较大改动。化学吸收法处理NOx废气具有反应产物可以综合利用或部分回收、无二次污染等优点，对于提高气体净化程度、控制达标排放是非常有利的，可以获得环境和经济的双重效益，但消耗动力较大、净化效率低。吸附法在国外虽早有工业化报道，国内尚处于实验研究阶段。催化还原法是目前研究较多的一种方法，在国外已是成熟技术，并已在工业上广泛应用。但催化还原法运转过程中消耗大量的NH₃和燃料气，以至投资和日常操作费用比较高，经济上不合算。虽然一些技术已经达到很高的净化水平，但往往是以消耗大量能源、资源为代价的，而且需要昂贵的设备投资。

我国是发展中国家，废气治理更要考虑其经济性和技术条件，选择有一定经济效益、操作简单的处理方法比较合适。选择性催化法治理含NOx废气，是化学工业生产过程中普遍采用的方法。这里主要介绍催化法治理含NOx废气。

NOx可以通过催化剂直接分解成N₂和O₂：

NO(g)→1/2N₂+1/2O₂；ΔG°＝-86.9KJ/mol(25℃)

硝酸厂尾气处理可以用这种方法。所用的催化剂除铂等贵金属系催化剂外，还可用Co、Ni、Cu、Cr等贱金属。

这被认为是最简单而且最彻底的排除NO_x的方法。由于不需要还原剂和氧化剂，因此也是最经济的。但尽管热力学上该分解反应能够进行，而且早在50年前就有人利用固体催化剂研究过这个反应，迄今尚未找出实用的催化剂。其原因是无论是分解生成的还是排放气体中的氧都能使催化剂中毒，阻碍NO的进一步吸附。

适用于NOx分解的催化剂组分有铂系金属、过渡金属、稀土金属及其氧化物、金属离子交换沸石等。Pt等贵金属以及钙钛石型复合氧化物在高温下有较高的活性，但受氧中毒的影响很大。具备3d电子的过渡金属氧化物能有效地分解NO，一般认为它分解NO的活性与其晶格氧-金属间的连接键的强弱有关，表面的氧缺位则很可能是分解NO的活性中心。最具有应用前景的是经离子交换的分子筛(Cu-ZSM-5)，该催化剂在300～500℃的较低温度下即有较高的活性，但在O₂或SO₂共存的条件下，其分解NO的活性却迅速下降。另外，该催化剂在2％水蒸气存在时时间较长即不稳定。

发明内容

针对目前燃煤烟气处理技术存在的问题，本发明提供一种利用氧化镁基催化-吸附剂进行燃煤烟气脱氮的方法。

该催化剂采用湿混法制备氧化镁基，按照以下工艺步骤：

(1)粉碎

将轻烧镁成品粉碎，筛分至-200目(若所用的工业品氧化镁已粉碎至-200目，则省略此步)；因氧化镁放置在空气中易吸收空气中的水分，此外生成的氢氧化镁还可能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸镁而结块，所以应将已结块的工业氧化镁研成粉末，并放在650℃马福炉中焙烧3小时，以除去水分和部分的碳酸盐。

(2)溶解

粉末状的氧化镁造粒过程中需添加粘结剂，粘结剂的好坏影响氧化镁基催化-吸附剂的脱硫脱氮效率、机械强度、比表面积、孔隙率等因素。选用价格低廉的硫酸镁和甜精粉为粘结剂，以提高产品的机械强度及成型性能。

将粉碎后的轻烧氧化镁加入已用水为溶剂、在30～50℃下溶解均匀的MgSO₄和甜精粉添加剂的混合液中，混合均匀，并搅拌用水调至可成型的柔软状态。物料配比按照重量百分比计为：轻烧氧化镁50％～80％，MgSO₄10％～40％，甜精粉0.1％～5％，水5％～35％。加入水分多少，需适当，太多使混合体过稀而不能造粒成型，加入量少使成型时阻力过大，压不出要求形状。

(3)成型

用挤条机进行成型处理，挤出细条状态的物料；制备的氧化镁基催化-吸附剂采用圆柱形外形，常用的圆柱形尺寸有：直径为6.4、4.8、3.2、2、1.1mm等，高度一般为直径的2～3倍。氧化镁基催化-吸附剂的外形与尺寸应根据具体的反应装置的要求来确定。

(4)干燥

在50～130℃下用干燥箱对成型的物料干燥5～20min；

(5)制粒

干燥好后，将物料经挤条机挤成Φ2mm并切成5mm长大小的圆柱体细粒；

(6)焙烧

将制粒的物料放入电阻炉中，将电阻炉程序升温至350～700℃，对物料活化焙烧2～4h，控制升温速率为15～25℃/分钟。然后取出室温冷却，包装，制成氧化镁基催化-吸附剂成品。

按照上述工艺制备的催化-吸附剂产品，化学组成按照质量百分比为MgO 67％～90％、MgSO₄10％～33％。比表面积(BET)测定为25～40m²/g。产品碘值400～550mg/g。产品转鼓强度大于99％。

该烟气脱氮的装置的主体部分是氧化镁基催化-吸附剂吸附塔。吸附塔设计成圆柱形。该装置还具有温度的调节控制系统，由塔内加热器、数显温控器、继电器、热电偶温度传感器四部分组成。脱氮装置还具有尾气吸收装置。该吸附塔包括卸料孔、催化吸附剂筒底座、催化吸附剂层、安全阀接管、补偿料斗、装料孔、净化气出口、顶盖、多孔外筒、多孔内筒、壳体、吸附剂筒底支座、烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口、支脚、脱附杂质和冷凝液排出口、净化气出口、器底。

壳体为圆柱形，壳体内依次是多孔外筒、催化吸附剂层、多孔内筒。壳体内底部安装吸附剂筒底支座，吸附剂筒底支座上安装催化吸附剂筒底座，多孔外筒、多孔内筒安装在催化吸附剂筒底座上。多孔外筒紧贴壳体内壁，催化吸附剂层装填在多孔外筒、多孔内筒构成的环形夹层中，多孔外筒、多孔内筒均为圆筒形结构，侧壁设置孔径小于催化剂粒度的圆孔。在壳体的下部侧壁相对两侧设置烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口和卸料孔，在器底设置脱附杂质和冷凝液排出口、净化气出口，吸附塔器底设置用于支撑塔体的支脚。在顶盖上设置补偿料斗、装料孔、净化气出口。净化气出口与内部连通，补偿料斗、装料孔与多孔外筒、多孔内筒构成的环形夹层连通。在壳体侧壁设置安全阀接管。

催化剂填料从装料孔装入，催化吸附剂填充在具有多孔的两个同心圆筒构成的环隙之间，因此具有较大的吸附截面积。待净化的气体从吸附塔的底部左侧接管进入，沿径向通过催化吸附剂床层，然后从顶部中心管排出，排出口。在烟气入口接管处内部安装热电偶传感器，管外侧安装数显温控器，入口前根据实际状况设热交换器或片式加热器，用以调节入口烟气到最佳反应温度。

若烟气含尘和SO₂较大，烟气在脱硝处理前经除尘和脱硫、除湿处理，而再经脱氮处理(若烟气含较少尘和SO₂，则可直接脱硝)，处理后即可通过烟囱，无害化排放。根据工业生产工艺的不同可略有调整。

燃煤干烟气化学组成按照体积比一般为O₂ 4％～10％、CO₂、SO₂ 0.25％～0.80％、NO 0.05％～0.5％、其余为N₂。

脱氮处理工艺步骤及工艺参数：

吸附塔床层高度1m～6m，将燃煤烟气经塔底入口引入吸附塔，沿径向通过催化吸附剂床层，控制烟气空速2000～3500h^-1，温度30～250℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。氧化镁基催化-吸附剂的粒度确定：根据周壁效应：d≤1/16D，式中d为氧化镁基催化-吸附剂的粒度，D为反应塔径，一般为0.5m～3m。催化-吸附剂的粒度为圆柱体长5～10mm，φ2～5mm。氧化镁基催化-吸附剂在吸附塔中的填充量1m³～20m³。

脱氮效率的测定。

国家标准盐酸萘乙二胺分光光度计法只适合于测定含低浓度的NO_x气体，因此本文测定NO_x浓度所采用的方法是对国家标准盐酸萘乙二胺分光光度计法(GB/T 15435-1995)(处理后含氮气体)及其改进方法氢氧化钠吸收-盐酸萘乙二胺分光光度法(处理前含氮气体)。

同时还采用德国产手持式NO测定仪(Kane-May SINGLE GAS ANALGSER SGA)，进行辅助测量，以保证数据的准确性。测定结果脱硝效率80％～99.5％。

采用本发明方法处理工业烟气，其优点是：

1、操作范围宽，运行稳定。较宽的温度适用泛围(30～250℃)，在低温下和较高的温度下都能达到良好的处理效果。

2、净化效率高，脱硝效率可达99.5％，设备简单、无二次污染、运行可靠。

3.由于吸附塔为环式结构，设备阻力小，物料处理能力强，传质性能好，能耗低。结构紧凑，吸附截面积大，阻力小，处理能力大，在脱硝污染物的净化上具有独特的优势。

4.设备具有足够的机械强度和耐腐蚀能力。

5.设备结构简单，经济上合理。安全、易修、生产安全。安装、检修、维护方便，排除故障容易。

附图说明

图1为本发明利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法工艺流程图；

图2为本发明环式氧化镁基催化-吸附剂脱硝吸附塔结构示意图；

图3为本发明环式脱氮吸附催化塔内筒示意图；

图4为脱氮时间对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图5为脱氮塔床层温度、床层高度变化对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图6为床层高度对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图7为模拟烟气O₂/NO比例变化对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图8为水蒸气浓度对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图9为NO浓度对NO去除率影响关系曲线(实验结果)；

图10为空速对NO去除率的影响曲线(实验结果)。

图中：1-卸料孔；2-催化吸附剂筒底座；3-催化吸附剂层；4-安全阀接管；5-补偿料斗；6-装料孔；7-净化气出口；8-顶盖；9多孔外筒、10多孔内筒；11-壳体；12-吸附剂筒底支座；13-烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口；14-支脚；15-脱附杂质和冷凝液排出口；16-净化气出口；17-器底。

具体实施方式

如图2所示，该烟气脱氮的装置的主体部分是氧化镁基催化-吸附剂吸附塔。吸附塔设计成圆柱形。该装置还具有温度的调节控制系统，由塔内加热器、数显温控器、继电器、热电偶温度传感器四部分组成。脱氮装置还具有尾气吸收装置。该吸附塔包括卸料孔1，催化吸附剂筒底座2，催化吸附剂层3，安全阀接管4，补偿料斗5，装料孔6，净化气出口7，顶盖8，多孔外筒9、多孔内筒10，壳体11，吸附剂筒底支座12，烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口13，支脚14，脱附杂质和冷凝液排出口15，净化气出口16，器底17。

壳体11为圆柱形，壳体11内依次是多孔外筒9、催化吸附剂层3、多孔内筒10。壳体11内底部安装吸附剂筒底支座12，吸附剂筒底支座12上安装催化吸附剂筒底座2，多孔外筒9、多孔内筒10安装在催化吸附剂筒底座2上。多孔外筒9紧贴壳体11内壁，催化吸附剂层3装填在多孔外筒9、多孔内筒10构成的环形夹层中，多孔外筒9、多孔内筒10均为圆筒形结构，侧壁设置孔径小于催化剂粒度的圆孔。在壳体11的下部侧壁相对两侧设置烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口13和卸料孔1，在器底17设置脱附杂质和冷凝液排出口15、净化气出口16，吸附塔器底设置14，用于支撑塔体。在顶盖8上设置补偿料斗5、装料孔6、净化气出口7。净化气出口7与10内部连通，补偿料斗5、装料孔6与多孔外筒9、多孔内筒10构成的环形夹层连通。在壳体11侧壁设置安全阀接管4。

实施例1

该实施例为实验室研究的结果。

称取催化剂7.75g(装柱后5cm)，装入脱氮塔反应器中。催化剂在平缓升温至130℃后，开始进气，在0.4L/min的模拟烟气的作用下，维持此还原温度5小时，保持反应温度，每隔10min或30min采样一次，分析结果。催化剂在反应了5小时后，停止进气，降温至室温，卸出催化剂。稳定性试验结果见图4。

该催化剂的稳定性评价过程共用时5小时。期间，在反应进行了1个小时，经历过一次停顿事故，待反应重新开始后，对催化剂活性基本没有影响。在实验中，基本以2700h^-1为空速。

$S=\frac{Q}{V}---\left(h^{-1}\right)$

式中：

V——氧化镁基催化-吸附剂在反应塔中的用量，(L)

Q——流量，(L/h)

S——空速，(h^-1)

分别在脱氮塔床层温度为40、70、90、110、130、150、170℃点考察。见图5。从图中我们可以看到随着床层温度的升高对NO的去除率明显增加，在130℃，达到较大值。当温度超过130℃后，在97.2％-99.6％间缓慢稳定增加。这也表现了低温时催化活性不明显，处理效果相对较低，超过130℃后，高温段催化活性显著增强，在高温下被激发出来，达到较佳的处理效果。此时随温度增加催化效果基本保持稳定略有增加。同时从图中可以看到床层最低(4cm)的曲线在70-110℃温度有一个先下降后升高的趋势，在90℃表现最低，因为在标准状况下，此温度段，处在催化剂内水快速蒸发和沸腾前后边缘，可能出现，催化剂与NO接触时，接触表面膜上液固气间不稳定状况，使活性MgO晶体表面O晶格缺陷不能很好的发挥出激发NO反应还原的作用。而在低于70℃前触膜间为液化状态，高于110℃后为气化状态，均为单一的稳定结构。从图9可以看到NO的去除率在130℃时，变化不是很大，在110℃时呈逐渐递增趋势。说明该反应在130℃时比较稳定，且反应的活性比在110℃时要高。因此温度高有利于反应的进行，这也说明该反应具有一定的活化能，一定温度下，加速了反应的进行。这也说明反应进行物理吸附的同时，更多的是进行的化学吸附。也验证了直接催化分解反应的进行。

在130℃床层温度下，从床层高度(层高1cm-11cm)变化趋势可看出(如图6，当床层高度大于4cm时，床层高度对NO的去除率影响不大。当床层高度小于4cm时，NO的去除率随床层高度的降低，这是因为催化剂对烟气中NO吸附催化反应进行需要一定接触和反应时间，当层高大于4cm催化活性才能发挥的最好。

从图5床层高度三个变量来看，所选床层高度对NO的去除率影响不大。可以看到，在低温时有些差别，130℃以后几乎没有差别，高低相差仅在1％以内。说明低温时吸附和催化同时，催化活性显现的还不明显，床层高些则与烟气接触时间长些，增加催化时间因而增加去除率。当温度超过130℃后催化活性大大增加，表现出极强的催化活性，使NO得到很好的去除，大大超过多数文献、报导介绍的水平。因本实验最低的床层高已处在较低水平，所以本文研究的其余实验选择床层高度为5cm的水平。

在O₂/NO体积比值为20、37.5、50、62.5、75、100点考查，见图7。此O₂浓度为模拟通常烟气下2.5％-10％的氧气浓度范围，从图中可以看出，在所研究范围内氧气浓度对NO去除率保持在97.01％-98.74％，主要在约1.5％范围内恒定波动，可以看出此研究范围(正常烟气浓度范围)下氧气的浓度对NO去除率的影响不大。

在水蒸气发生器温度为30℃-100℃下，模拟烟气中不同水蒸气含量对NO去除率的影响，如图8所示。增加水蒸气的浓度对脱氮反应有促进作用，开始烟气中不添加水蒸气，随着水蒸气含量的增加，脱氮效率基本上随H₂O/NO的增大而增加，这是由于水蒸气在氧化镁基催化剂表面形成微小的液膜或气膜，有利于NO₂还原成氮气的反应的进行。而水蒸气含量低使吸附过程速度变慢。水蒸气发生器温度为70℃时NO去除率最大，随后出现随水蒸气含量增加下降。水蒸气含量对反应速度的影响可划分为两个区域，即：在水蒸气含量较小的区域内，反应速率随水含量增加而显著提高；水蒸气含量较大的区域内，反应速率随水蒸气含量增加变化很小，甚至出现随水蒸气含量增加下降。这可能是由于当水蒸气含量过大时，在催化剂表面形成一层水膜，水膜限制了NO和氧气向吸附催化剂表面传递，影响化学反应速率，使脱氮效率下降。

烟气的流速(空速)0.1L/min(679.06h^-1)、0.2L/min(1358.12h^-1)、0.4L/min(2716.24h^-1)、0.6L/min(4074.36h^-1)、0.7L/min(4753.42h^-1)、0.8L/min(5432.48h^-1)。

从图10中我们可以看到，随着空速的增加，NO去除率最初保持不变，恒定在95％以上，当空速达到0.4L/min时，转化率开始逐渐下降，这符合一般反应规律。这是因为在低空速时，NO与催化剂的接触时间较长，使NO可以充分吸附催化反应，但空速过低，有可能使得设备过于庞大，不利于实际生产运行。当流速较高时，随着接触时间的变短，NO不能充分反应，将降低其转化率。

因此可知，空速对催化剂脱氮能力的影响较大。控制烟道气的流量不变，而改变床层体积来达到改变空速的目的。虽然床层体积的减小而减小了外扩散阻力，但同时也缩短了NO分子在床层内的停留时间，烟道气中NO不能被充分的吸附就通过了床层，导致了脱氮效率的降低。同时也说明了NO分子在催化剂孔内的扩散速率较低。脱氮效率随空速增加而出现递减情况，因此，在工业设计中，便需要综合考虑脱氮效率、能耗、电耗等各方面关系，进行核算，此研究数据可为工业化设计提供最佳空速核算依据。

实施例2

按照以下工艺步骤制备催化剂：

(1)粉碎

将轻烧镁成品粉碎，筛分至-200目；因氧化镁放置在空气中易吸收空气中的水分，此外生成的氢氧化镁还可能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸镁而结块，所以应将已结块的工业氧化镁研成粉末，并放在650℃马福炉中焙烧3小时，以除去水分和部分的碳酸盐。

(2)溶解

将粉碎后的轻烧氧化镁加入已用水为溶剂、在40℃下溶解均匀的MgSO₄和甜精粉添加剂的混合液中，混合均匀，并搅拌用水调至可成型的柔软状态。物料配比按照重量百分比计为：轻烧氧化镁60％，MgSO₄30％，甜精粉2％，水8％。

(3)成型

用挤条机进行成型处理，挤出细条状态的物料；制备的氧化镁基催化-吸附剂采用圆柱形外形，圆柱形尺寸有：直径为6.4、4.8、3.2、2或1.1mm，高度为直径的2倍。氧化镁基催化-吸附剂的外形与尺寸应根据具体的反应装置的要求来确定。

(4)干燥

在80℃下用干燥箱对成型的物料干燥15min；

(5)制粒

干燥好后，将物料经挤条机挤成Φ2mm并切成5mm长大小的圆柱体细粒；

(6)焙烧

将制粒的物料放入电阻炉中，将电阻炉程序升温至500℃，对物料活化焙烧3h，控制升温速率为20℃/分钟。然后取出室温冷却，包装，制成氧化镁基催化-吸附剂成品。

本发明产品比表面积(BET)测定为30m²/g。

测得本发明产品碘值480mg/g。

测得本发明产品转鼓强度大于99％。

采用上述工艺制备的催化剂进行燃煤烟气脱氮处理工艺步骤及工艺参数：

吸附塔床层高度3m，将燃煤烟气经塔底入口引入吸附塔，沿径向通过催化吸附剂床层，控制烟气空速2800h^-1，温度150℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。氧化镁基催化-吸附剂的粒度确定：根据周壁效应：d≤1/16D，式中d为氧化镁基催化-吸附剂的粒度，D为反应塔径。催化-吸附剂的粒度为圆柱体长5～10mm，φ2～5mm。氧化镁基催化-吸附剂在吸附塔中的填充量15m³。

测定结果脱硝效率99％。

实施例3

按照以下工艺步骤制备催化剂：

(1)粉碎

将轻烧镁成品粉碎，筛分至-200目；因氧化镁放置在空气中易吸收空气中的水分，此外生成的氢氧化镁还可能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸镁而结块，所以应将已结块的工业氧化镁研成粉末，并放在650℃马福炉中焙烧3小时，以除去水分和部分的碳酸盐。

(2)溶解

将粉碎后的轻烧氧化镁加入已用水为溶剂、在50℃下溶解均匀的MgSO₄和甜精粉添加剂的混合液中，混合均匀，并搅拌用水调至可成型的柔软状态。物料配比按照重量百分比计为：轻烧氧化镁80％，MgSO₄10％，甜精粉3％，水7％。

(3)成型

用挤条机进行成型处理，挤出细条状态的物料；制备的氧化镁基催化-吸附剂采用圆柱形外形，圆柱形尺寸有：直径为6.4、4.8、3.2、2或1.1mm，高度为直径的3倍。氧化镁基催化-吸附剂的外形与尺寸应根据具体的反应装置的要求来确定。

(4)干燥

在50℃下用干燥箱对成型的物料干燥20min；

(5)制粒

干燥好后，将物料经挤条机挤成Φ2mm并切成5mm长大小的圆柱体细粒；

(6)焙烧

将制粒的物料放入电阻炉中，将电阻炉程序升温至700℃，对物料活化焙烧2h，控制升温速率为25℃/分钟。然后取出室温冷却，包装，制成氧化镁基催化-吸附剂成品。

本发明产品比表面积(BET)测定为40m²/g。

测得本发明产品碘值550mg/g。

测得本发明产品转鼓强度大于99％。

采用上述工艺制备的催化剂进行燃煤烟气脱氮处理工艺步骤及工艺参数：

吸附塔床层高度6m，将燃煤烟气经塔底入口引入吸附塔，沿径向通过催化吸附剂床层，控制烟气空速3500h^-1，温度250℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。氧化镁基催化-吸附剂的粒度确定：根据周壁效应：d≤1/16D，式中d为氧化镁基催化-吸附剂的粒度，D为反应塔径。催化-吸附剂的粒度为圆柱体长5～10mm，φ2～5mm。氧化镁基催化-吸附剂在吸附塔中的填充量20m³。

测定结果脱硝效率99.5％。

实施例4

按照以下工艺步骤制备催化剂：

(1)粉碎

将轻烧镁成品粉碎，筛分至-200目；因氧化镁放置在空气中易吸收空气中的水分，此外生成的氢氧化镁还可能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸镁而结块，所以应将已结块的工业氧化镁研成粉末，并放在650℃马福炉中焙烧3小时，以除去水分和部分的碳酸盐。

(2)溶解

将粉碎后的轻烧氧化镁加入已用水为溶剂、在30℃下溶解均匀的MgSO₄和甜精粉添加剂的混合液中，混合均匀，并搅拌用水调至可成型的柔软状态。物料配比按照重量百分比计为：轻烧氧化镁50％，MgSO₄ 33％，甜精粉3％，水14％。

(3)成型

用挤条机进行成型处理，挤出细条状态的物料；制备的氧化镁基催化-吸附剂采用圆柱形外形，圆柱形尺寸：直径为6.4、4.8、3.2、2或1.1mm，高度为直径的3倍。氧化镁基催化-吸附剂的外形与尺寸应根据具体的反应装置的要求来确定。

(4)干燥

在130℃下用干燥箱对成型的物料干燥5min；

(5)制粒

干燥好后，将物料经挤条机挤成Φ2mm并切成5mm长大小的圆柱体细粒；

(6)焙烧

将制粒的物料放入电阻炉中，将电阻炉程序升温至350℃，对物料活化焙烧4h，控制升温速率为15℃/分钟。然后取出室温冷却，包装，制成氧化镁基催化-吸附剂成品。

本发明产品比表面积(BET)测定为25m²/g。

测得本发明产品碘值400mg/g。

测得本发明产品转鼓强度大于99％。

采用上述工艺制备的催化剂进行燃煤烟气脱氮处理工艺步骤及工艺参数：

吸附塔床层高度1m，将燃煤烟气经塔底入口引入吸附塔，沿径向通过催化吸附剂床层，控制烟气空速2000h^-1，温度30℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。氧化镁基催化-吸附剂的粒度确定：根据周壁效应：d≤1/16D，式中d为氧化镁基催化-吸附剂的粒度，D为反应塔径。催化-吸附剂的粒度为圆柱体长5～10mm，φ2～5mm。氧化镁基催化-吸附剂在吸附塔中的填充量1m³。

测定结果脱硝效率88％。

Claims (6)

1、一种利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法，其特征在于将燃煤烟气经塔底入口引入环式氧化镁基催化-吸附剂脱硝吸附塔，沿径向通过催化-吸附剂床层，控制烟气空速2000～3500h^-1，温度30～250℃，吸附尾气经尾气吸附装置吸附后排出。

2、按照权利要求1所述的利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法，其特征在于氧化镁基催化-吸附剂在吸附塔中的填充量1m³～20m³，吸附塔床层高度1m～6m。

3、按照权利要求1所述的利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法，其特征在于采用的氧化镁基催化-吸附剂，化学组成按照质量百分比为MgO 67％～90％、MgSO₄ 10％～33％，产品比表面积为25～40m²/g，产品碘值400～550mg/g，产品转鼓强度大于99％，催化-吸附剂的粒度为圆柱体长5～10mm，φ2～5mm。

4、权利要求1所述的利用氧化镁基催化-吸附剂进行烟气脱氮的方法采用的吸附塔，其特征在于该吸附塔壳体为圆柱形，壳体内依次是多孔外筒、催化吸附剂层、多孔内筒，壳体内底部安装吸附剂筒底支座，吸附剂筒底支座上安装催化吸附剂筒底座，多孔外筒、多孔内筒安装在催化吸附剂筒底座上。

5、按照权利要求4所述的吸附塔，其特征在于多孔外筒紧贴壳体内壁，催化吸附剂层装填在多孔外筒、多孔内筒构成的环形夹层中，多孔外筒、多孔内筒均为圆筒形结构，侧壁设置孔径小于催化剂粒度的圆孔。

6、按照权利要求4所述的吸附塔，其特征在于在壳体的下部侧壁相对两侧设置烟气入口接管和热电偶温度传感器安装接口和卸料孔，在器底设置脱附杂质和冷凝液排出口、净化气出口，在顶盖上设置补偿料斗、装料孔、净化气出口，净化气出口与内部连通，补偿料斗、装料孔与多孔外筒、多孔内筒构成的环形夹层连通，在壳体侧壁设置安全阀接管。

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