CN111549198A - 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法 - Google Patents

一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111549198A
CN111549198A CN202010364153.XA CN202010364153A CN111549198A CN 111549198 A CN111549198 A CN 111549198A CN 202010364153 A CN202010364153 A CN 202010364153A CN 111549198 A CN111549198 A CN 111549198A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst powder
perovskite
gas
diffused gas
perovskite catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010364153.XA
Other languages
English (en)
Inventor
魏小林
康润宁
宾峰
李森
李腾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Mechanics of CAS
Original Assignee
Institute of Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Mechanics of CAS filed Critical Institute of Mechanics of CAS
Priority to CN202010364153.XA priority Critical patent/CN111549198A/zh
Publication of CN111549198A publication Critical patent/CN111549198A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明实施例涉及一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法，包括：制备钙钛矿型催化剂粉末；将所述钙钛矿催化剂粉末填充至固定床反应器装置中，并向所述固定床反应器装置通入放散煤气，使所述钙钛矿型催化剂粉末与所述放散煤气进行催化反应，使所述放散煤气中的CO转换为CO2。由此，本申请采用的方法工艺简便易于控制，CO催化燃烧效率高，烟气余热利用品质高，不需外部供热，运行成本低。使用本申请的方法处理高温放散煤气可以达到国家或地区的排放标准，并提高余热利用品质，拓宽余热利用方式，创造可观的经济效益。

Description

一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法
技术领域
本发明实施例涉及转炉放散煤气处理技术领域，尤其涉及一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法。
背景技术
转炉炼钢技术是我国钢铁企业主流的炼钢技术之一，在转炉炼钢过程中，会产生大量的高温转炉煤气。由于炼钢间歇性导致高温转炉煤气浓度具有很大的波动性，在炼钢前期和末期，高温转炉煤气含氧量高(>3％)且CO浓度低(<35％)，不符合煤气回收标准，故在余热利用后便进行直燃放散，余热利用品质低，余热应用范围受到局限，造成严重的能量浪费和环境污染。
近年来，催化燃烧技术以其低能耗、高催化效率，操作简便等优点得到迅速发展，成为节能减排主要技术之一。
中国专利，授权公告号CN105642108B，公开了一种冶金行业中CO回收处理的方法，该方法通过低温等离子体耦合Cu基复合氧化物催化剂处理CO，可以实现低温条件下的CO催化燃烧，但催化剂并不适合高温放散煤气的催化燃烧。
钙钛矿型催化剂结构稳定，高温耐久性强，催化活性高，不同活性组成可以选择性催化不同污染物。中国专利，授权公告号CN104437079A，公开了一种钙钛矿型催化剂催化直接分解NO脱硝的方法，该方法采用微波加热法在BaMn1-xMgxO3(x＝0-0.4)催化剂作用下直接分解NO，在100-400℃下实现脱除NO。但现有技术并未报道一种可以适用于低温及高温条件下的适应性功能催化剂。
上述研究虽然较多，但公开文献资料中未见有钙钛矿型催化剂催化燃烧高温放散煤气(CO)方法的报道，因此开发一种采用钙钛矿型催化剂实现高温转炉放散煤气高效自持燃烧方法，可为高温转炉放散煤气的综合利用提供一种变革性新技术，促进冶金行业的节能减排。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种采用钙钛矿型催化剂实现高温转炉放散煤气高效自持燃烧方法。该方法包括：
制备钙钛矿型催化剂粉末；
将所述钙钛矿催化剂粉末填充至固定床反应器装置中，并向所述固定床反应器装置通入放散煤气，使所述钙钛矿型催化剂粉末与所述放散煤气进行催化反应，使所述放散煤气中的CO转换为CO2。
在一个可能的实施方式中，所述制备钙钛矿催化剂粉末，包括：
采用溶胶凝胶法将一定量的前驱体溶于140mL乙醇中，升温至60℃，连续搅拌30min至前驱体充分溶解；
加入适量0.24mol/L草酸溶液，在80℃连续搅拌5-10h直至凝胶形成，然后室温下老化36-48h，在置于干燥箱105℃干燥12h；
放入马弗炉中500-700℃焙烧2-4h，最终得到对应的钙钛矿催化剂粉末。
在一个可能的实施方式中，所述放散煤气包括：CO、O2和N2。
在一个可能的实施方式中，所述钙钛矿催化剂粉末的填充量0.5g，粒径为0.1-0.15mm。
本发明实施例提供的一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法，工艺简便易于控制，CO催化燃烧效率高，烟气余热利用品质高，不需外部供热，运行成本低。使用本发明方法处理高温放散煤气可以达到国家或地区的排放标准，并提高余热利用品质，拓宽余热利用方式，创造可观的经济效益。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的钙钛矿催化剂上高温放散煤气自持催化燃烧60min内的转化率图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动成果前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系，运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
图1为本申请实施例提供的一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S11、制备钙钛矿型催化剂粉末；
本实施例中，具体制备钙钛矿催化剂粉末的步骤如下：
采用溶胶凝胶法将一定量的前驱体溶于140mL乙醇中，升温至60℃，连续搅拌30min至前驱体充分溶解；
加入适量0.24mol/L草酸溶液，在80℃连续搅拌5-10h直至凝胶形成，然后室温下老化36-48h，在置于干燥箱105℃干燥12h；
放入马弗炉中500-700℃焙烧2-4h，最终得到对应的钙钛矿催化剂粉末。
步骤S12、将钙钛矿催化剂粉末填充至固定床反应器装置中，并向固定床反应器装置通入放散煤气，使钙钛矿型催化剂粉末与放散煤气进行催化反应，使放散煤气中的CO转换为CO2。
需要说明的是，在本实施例中反应床中实现CO高效催化燃烧的同时，不再需要外部额外加热，反应本身会释放大量热量，实现CO自持燃烧，同时可使烟气温度再提高100℃以上。
作为一个示例，在固定床反应器装置中填充LaANiO3(A为过渡金属元素Cu、Mn、Fe、Co等)钙钛矿型催化剂，优选高温转炉放散煤气通过固定反应床时，在200-800℃发生气固表面催化反应，将高温放散煤气(CO)完全转化为CO2。反应床内压力为大气压或略高于大气压(<0.3Mpa)。
本实施例中，放散煤气为CO、O2和N2组成的混合气，其中CO浓度为25％，O2浓度为25％，利用QGS-08C红外线气体分析仪(CO量程为0-5％-30％，精度±2％FS)在线检测CO含量，BJYX-YX-306B热磁分析仪(O2量程为0-10％-40％，精度为±3％FS)在线检测O2含量。
本实施例中，实验所用石英管反应器内径4mm，外径6mm，在催化剂前端插入一支K型热电偶测温。
本实施例中，制备的LaANiO3(A为过渡金属元素Cu、Mn、Fe、Co等)钙钛矿型催化剂填充在石英管反应器内，填充量为0.5g，粒径为0.1-0.15mm，一定浓度的反应气通过反应床，在反应床温度在800℃下进行高温催化耐久性实验。
本实施例中，反应温度为800℃，模拟放散煤气组成为25％CO，25％O2，N2为平衡气，在反应时间60min以上，钙钛矿催化剂具有良好的高温耐久性和催化活性，可实现CO完全燃烧，燃烧效率达到100％，结果如图2。
由此可见，本申请实施例提供的一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法，工艺简便易于控制，CO催化燃烧效率高，烟气余热利用品质高，不需外部供热，运行成本低。使用本发明方法处理高温放散煤气可以达到国家或地区的排放标准，并提高余热利用品质，拓宽余热利用方式，创造可观的经济效益。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但是作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的同等修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法，其特征在于，包括：
制备钙钛矿型催化剂粉末；
将所述钙钛矿催化剂粉末填充至固定床反应器装置中，并向所述固定床反应器装置通入放散煤气，使所述钙钛矿型催化剂粉末与所述放散煤气进行催化反应，使所述放散煤气中的CO转换为CO2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备钙钛矿催化剂粉末，包括：
采用溶胶凝胶法将一定量的前驱体溶于140mL乙醇中，升温至60℃，连续搅拌30min至前驱体充分溶解；
入适量0.24mol/L草酸溶液，在80℃连续搅拌5-10h直至凝胶形成，然后室温下老化36-48h，在置于干燥箱105℃干燥12h；
放入马弗炉中500-700℃焙烧2-4h，最终得到对应的钙钛矿催化剂粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放散煤气包括：CO、O2和N2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿催化剂粉末的填充量0.5g，粒径为0.1-0.15mm。
CN202010364153.XA 2020-04-30 2020-04-30 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法 Pending CN111549198A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010364153.XA CN111549198A (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010364153.XA CN111549198A (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111549198A true CN111549198A (zh) 2020-08-18

Family

ID=72007827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010364153.XA Pending CN111549198A (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111549198A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481576A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 华中科技大学 一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统
WO2015104025A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 Teknologisk Institut Method of preparing a catalyst structure
CN106086293A (zh) * 2016-08-25 2016-11-09 中冶华天工程技术有限公司 转炉煤气放散催化燃烧系统
CN109595946A (zh) * 2018-11-21 2019-04-09 中国科学院力学研究所 一种转炉放散煤气自持催化燃烧与余热利用装置及方法
CN110743569A (zh) * 2019-11-08 2020-02-04 中国石油化工股份有限公司 一种工艺炉烟气co深度净化方法、催化剂组合物及制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015104025A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 Teknologisk Institut Method of preparing a catalyst structure
CN104481576A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 华中科技大学 一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统
CN106086293A (zh) * 2016-08-25 2016-11-09 中冶华天工程技术有限公司 转炉煤气放散催化燃烧系统
CN109595946A (zh) * 2018-11-21 2019-04-09 中国科学院力学研究所 一种转炉放散煤气自持催化燃烧与余热利用装置及方法
CN110743569A (zh) * 2019-11-08 2020-02-04 中国石油化工股份有限公司 一种工艺炉烟气co深度净化方法、催化剂组合物及制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵科 等: ""钙钛矿型La1-xCexMnO3对CH4、CO和H2的催化燃烧"", 《工程热物理学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110508274B (zh) 改性生物炭低温脱硝催化剂及其应用
CN104296543A (zh) 一种脱硝和余热回收一体化炉
CN109701542A (zh) 一种低温协同催化净化烟气中NOx和HCN的催化剂制备方法及应用
CN109433236B (zh) 多孔炭材料负载零价Fe-Fe3C的脱硝催化剂及其制备、使用方法
CN105879879A (zh) 一种高抗硫超低温scr脱硝催化剂及其制备方法
CN103007725B (zh) 一种烟气湿式氧化脱硝及能源化利用方法
CN109513339B (zh) 一种用于水泥窑烟气脱硝的高温催化还原方法
CN214319745U (zh) 一种烧结机烟气末端治理co和氮氧化物的装置
CN203927988U (zh) 空预脱硝一体反应器
CN111549198A (zh) 一种基于钙钛矿型催化剂使转炉放散煤气自持燃烧的方法
CN101301607B (zh) 高效节能助燃催化剂
CN106853329B (zh) 用于低温烟气脱硝的臭氧生成羟基自由基的方法及装置
CN115957620A (zh) 一种减少烟气中co排放量的反应设备和节能减排方法
CN110898843A (zh) 一种混合稀土催化天然气燃烧催化剂及其制备方法
CN109647144A (zh) 一种液相催化剂、制备及应用
CN213725793U (zh) 一种深度分级燃烧炉膛外co催化氧化系统
CN112725053B (zh) 一种用于半焦燃烧脱硫脱硝的MnNbOx添加剂及其应用
CN219765000U (zh) 一种含NOx烟气微波催化NH3还原装置与系统
CN204255110U (zh) 脱硝和余热回收一体化炉
CN106944048A (zh) 氧化亚氮转化催化剂
CN218871768U (zh) 高浓度氮氧化物脱除系统
CN210495928U (zh) 一种带有余热回用功能的有机废气催化氧化设备
CN208906016U (zh) 一种低温废气脱硝装置
CN107638785B (zh) 一种液相氧化脱硝的方法
CN212841617U (zh) 一种污泥干化焚烧尾气超低排放装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200818