RU2496579C1 - Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed - Google Patents
Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496579C1 RU2496579C1 RU2012144308/04A RU2012144308A RU2496579C1 RU 2496579 C1 RU2496579 C1 RU 2496579C1 RU 2012144308/04 A RU2012144308/04 A RU 2012144308/04A RU 2012144308 A RU2012144308 A RU 2012144308A RU 2496579 C1 RU2496579 C1 RU 2496579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- open
- slag
- granules
- fuel combustion
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании топлива для нагрева рабочих тел, где сжигание различных топлив происходит в псевдоожиженном слое.The invention relates to a power system and can be used in the combustion of fuel for heating working fluids, where the combustion of various fuels takes place in a fluidized bed.
Известен способ сжигания топлив для нагрева рабочей среды путем подачи воздуха с a=1.0-1.1 через газораспределительную решетку в псевдоожиженный слой дисперсного катализатора полного окисления органических веществ с одновременным введением в последний топлива (SU 826798, F23C 10/00, 30.05.1983). Температура в слое поддерживается постоянной в интервале 300-800°C за счет изменения расхода рабочей среды.A known method of burning fuels for heating the working medium by supplying air with a = 1.0-1.1 through the gas distribution grid to the fluidized bed of a dispersed catalyst for the complete oxidation of organic substances with the simultaneous introduction of fuel into the latter (SU 826798, F23C 10/00, 05/30/1983). The temperature in the layer is maintained constant in the range of 300-800 ° C due to changes in the flow rate of the working medium.
Недостатком известного способа является значительное истирание катализатора при его использовании в псевдоожиженном слое. Для уменьшения расхода катализатора при его приготовлении используют упрочненные носители на основе оксида алюминия со сложной многостадийной технологией приготовления, например (RU 2080293, C01F 7/02, 27.05.1997), при этом степень истирания и расход дорогостоящего и дефицитного катализатора остаются высокими.The disadvantage of this method is the significant attrition of the catalyst when it is used in the fluidized bed. To reduce the catalyst consumption during its preparation, hardened alumina-based carriers with a complex multi-stage preparation technology are used, for example (RU 2080293, C01F 7/02, 05.27.1997), while the degree of abrasion and consumption of expensive and scarce catalysts remain high.
Известен также способ сжигания топлив (RU 2057988, F23C 11/02, 10.04.96) путем подачи воздуха с a=1.0-1.1 через газораспределительную решетку в псевдоожиженный слой дисперсного катализатора полного окисления органических веществ с одновременным введением в последний топлива и поддерживания постоянной температуры в интервале 300-800°C за счет изменения расхода рабочей среды, отличающийся тем, что псевдоожиженный слой дополнительно включает частицы инертного теплоносителя в количестве 75-80%. Недостатками известного способа являются относительно высокий расход инертного теплоносителя и катализатора за счет их истирания, а также необходимость использования дорогостоящего катализатора полного окисления веществ.There is also known a method of burning fuels (RU 2057988, F23C 11/02, 04/10/96) by supplying air with a = 1.0-1.1 through a gas distribution grid to a fluidized bed of a dispersed catalyst for the complete oxidation of organic substances with the simultaneous introduction of fuel into the latter and maintaining a constant temperature in the range of 300-800 ° C due to changes in the flow rate of the working medium, characterized in that the fluidized bed additionally includes particles of an inert coolant in an amount of 75-80%. The disadvantages of this method are the relatively high consumption of inert coolant and catalyst due to their abrasion, as well as the need to use an expensive catalyst for the complete oxidation of substances.
Наиболее близок по технической сущности способ каталитического сжигания топлива (SU 1666862, F23C 10/00, 30.07.1991) путем подачи последнего и воздуха в псевдоожиженный слой твердого промежуточного теплоносителя, состоящего из смеси гранул равного размера катализатора и мартеновского шлака, при одновременном поддержании температуры 300-800°C. Недостатком известного способа является низкая каталитическая активность мартеновского шлака и высокий износ катализатора, который по своей прочности к истиранию уступает мартеновскому шлаку. Поэтому при эксплуатации в первую очередь истирается катализатор и каталитическая активность слоя быстро уменьшается.The closest in technical essence to the method of catalytic combustion of fuel (SU 1666862, F23C 10/00, 07/30/1991) by feeding the latter and air into the fluidized bed of a solid intermediate coolant, consisting of a mixture of granules of equal catalyst size and open-hearth slag, while maintaining a temperature of 300 -800 ° C. The disadvantage of this method is the low catalytic activity of open-hearth slag and high wear of the catalyst, which in terms of abrasion resistance is inferior to open-hearth slag. Therefore, during operation, the catalyst is primarily abraded and the catalytic activity of the layer decreases rapidly.
Известен также способ приготовления катализатора на основе мартеновского шлака (SU 1756331, C10J 3/46, 23.08.1992) для окислительной газификации твердого топлива путем нанесения на поверхность гранул шлака ацетата железа в количестве 0,5-8,0% в расчете на металлическое железо. По способу гранулы мартеновского шлака смешивают с 2% раствором ацетата железа с последующим упариванием из смеси воды. Недостаток способа - при практически полном отсутствии внутренней поверхности мартеновского шлака, удельная поверхность которого не превышает 0,1 м2/г, весь ацетат железа находится на внешней поверхности гранул, а образующийся активный компонент катализатора при эксплуатации в псевдоожиженном слое быстро отслаивается и удаляется из состава катализатора, что приводит к снижению его активности.There is also a method of preparing a catalyst based on open-hearth slag (SU 1756331, C10J 3/46, 08/23/1992) for oxidizing gasification of solid fuel by applying iron acetate in the amount of 0.5-8.0% based on metallic iron on the surface of the slag . According to the method, the open-hearth granules are mixed with a 2% solution of iron acetate, followed by evaporation from a mixture of water. The disadvantage of this method is the almost complete absence of the inner surface of the open-hearth slag, the specific surface of which does not exceed 0.1 m 2 / g, all of the iron acetate is on the outer surface of the granules, and the resulting active component of the catalyst, when used in a fluidized bed, quickly peels off and is removed from the composition catalyst, which leads to a decrease in its activity.
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа приготовления катализатора на основе мартеновского шлака, не уступающего по своей активности известным катализаторам полного окисления веществ с сохранением высокой прочности к истиранию мартеновского шлака, а также разработке способа сжигания топлив с использованием приготовленного катализатора.The problem solved by the present invention is to develop a method for preparing a catalyst based on open-hearth slag, which is not inferior in its activity to known catalysts for the complete oxidation of substances while maintaining high abrasion resistance of open-hearth slag, and also to develop a method of burning fuels using a prepared catalyst.
Задача решается использованием катализатора полного окисления веществ на основе мартеновского шлака, предварительно обработанного парами воды при температуре максимального выделения водорода с последующим нанесением на поверхность шлака компонентов катализатора полного окисления веществ, содержащих оксиды переходных металлов или их смеси.The problem is solved by using a catalyst for the complete oxidation of substances based on open-hearth slag pre-treated with water vapor at a maximum hydrogen evolution, followed by applying to the slag surface components of the catalyst for the complete oxidation of substances containing transition metal oxides or mixtures thereof.
Задача также решается способом каталитического сжигания топлива в псевдоожиженном слое дисперсных частиц инертного материала и катализатора с одновременным поддержанием температуры 300-800°C при использовании катализатора окисления на основе мартеновского шлака, обработанного парами воды.The problem is also solved by the method of catalytic combustion of fuel in a fluidized bed of dispersed particles of an inert material and a catalyst while maintaining a temperature of 300-800 ° C using an oxidation catalyst based on open-hearth slag treated with water vapor.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:
Пример 1Example 1
Гранулы дробленого мартеновского шлака обрабатывают при температуре 700°C парами воды до прекращения интенсивного выделения водорода. Затем гранулы охлаждают, пропитывают водным раствором бихромата меди, высушивают и прокаливают при температуре 700°С.Granules of crushed open-hearth slag are treated at a temperature of 700 ° C with water vapor until the intense evolution of hydrogen ceases. Then the granules are cooled, impregnated with an aqueous solution of copper dichromate, dried and calcined at a temperature of 700 ° C.
Пример 2 (прототип)Example 2 (prototype)
Гранулы дробленого мартеновского шлака диаметром 1-2 мм смешивают с 10% раствором бихромата меди. Затем раствор при перемешивании упаривают до полного удаления воды, а гранулы прокаливают при 700°C. Содержание активного компонента на поверхности гранул в пересчете на хромит меди CuCr2O4 3%.Granules of crushed open-hearth slag with a diameter of 1-2 mm are mixed with a 10% solution of copper dichromate. Then, with stirring, the solution is evaporated to completely remove water, and the granules are calcined at 700 ° C. The content of the active component on the surface of the granules in terms of copper chromite CuCr 2 O 4 3%.
Пример 3 (аналог)Example 3 (analog)
В реактор диаметром 80 мм загружают 2,5 л алюмо-магний-медь хромового катализатора ИК-12-73 (ТУ 6-68-102-89) с диаметром гранул 1-2 мм. Под газораспределительную решетку подают воздух для псевдоожижения и окисления в количестве 20 м3/ч. Внешним электроподогревателем нагревают слой катализатора до 300-400°C. Затем шнековым дозатором подают в слой бурый уголь Ирша-Бородинского месторождения в количестве 10 кг/ч, а электроподогреватель отключают. В верхней части слоя расположен теплообменник змеевикового типа, охлаждаемый холодной водой. Температуру в слое регулируют количеством воды, подаваемой на охлаждение в теплообменник, и поддерживают на уровне 750°C. Псевдоожиженный слой организован проволочными решетками со стороной ячейки, равной 10 мм, и расстоянием между решетками 10 мм (4 решетки) и решетками со стороной ячейки 25 мм и расстоянием между решетками 25 мм (10 решеток). Температуру парогазовой смеси и твердых продуктов на выходе из слоя поддерживают 200°C за счет охлаждения на поверхности теплообменника в верхней части слоя. На выходе из реактора образующиеся зольные остатки отделяют от дымовых газов в циклоне. Дымовые газы анализируют на содержание токсичных примесей. Активность катализатора определялась по количеству метана CH4 и CO в отходящих дымовых газах. Содержание CH4 в отходящих газах менее 0,01%. Содержание CO в отходящих газах менее 0,03%. Степень истирания катализатора составляет 0,4% в сутки.2.5 l of aluminum-magnesium-copper chromium catalyst IK-12-73 (TU 6-68-102-89) with a diameter of granules of 1-2 mm is loaded into a reactor with a diameter of 80 mm. Under the gas distribution grid serves air for fluidization and oxidation in an amount of 20 m 3 / h An external electric heater is used to heat the catalyst layer to 300-400 ° C. Then, with a screw batcher, brown coal of the Irsha-Borodinsky deposit is fed into the layer in an amount of 10 kg / h, and the electric heater is turned off. In the upper part of the layer is a coil-type heat exchanger cooled by cold water. The temperature in the layer is controlled by the amount of water supplied for cooling to the heat exchanger and maintained at 750 ° C. The fluidized bed is organized by wire gratings with a cell side of 10 mm and a distance between gratings of 10 mm (4 gratings) and gratings with a cell side of 25 mm and a distance between gratings of 25 mm (10 gratings). The temperature of the vapor-gas mixture and solid products at the outlet of the layer is maintained at 200 ° C by cooling on the surface of the heat exchanger in the upper part of the layer. At the outlet of the reactor, the resulting ash residues are separated from the flue gases in the cyclone. Flue gases are analyzed for toxic impurities. The activity of the catalyst was determined by the amount of methane CH 4 and CO in the exhaust flue gases. The content of CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%. The CO content in the exhaust gas is less than 0.03%. The degree of abrasion of the catalyst is 0.4% per day.
Пример 4 (аналог)Example 4 (analog)
Аналогичен примеру 3. В реактор загружают смесь алюмо-магний-медь хромового катализатора ИК-12-73 (ТУ 6-68-102-89) с диаметром гранул 1-2 мм и кварцевый песок с диаметром гранул 1-2 мм в соотношении 1/6 (содержание катализатора в смеси 16,7%). Содержание CO и CH4 в отходящих газах менее 0,01%. Степень истирания катализатора составляет 0,3% в сутки.Similar to example 3. In the reactor load a mixture of aluminum-magnesium-copper chromium catalyst IR-12-73 (TU 6-68-102-89) with a diameter of granules of 1-2 mm and quartz sand with a diameter of granules of 1-2 mm in the ratio of 1 / 6 (catalyst content in the mixture 16.7%). The content of CO and CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%. The degree of abrasion of the catalyst is 0.3% per day.
Пример 5 (прототип)Example 5 (prototype)
Аналогичен примерам 3-4. В реактор загружают смесь алюмо-магний-медь хромового катализатора ИК-12-73 (ТУ 6-68-102-89) с диаметром гранул 1-2 мм и мартеновский шлак с диаметром гранул 1-2 мм в соотношении 1/6. Содержание CO и CH4 в отходящих газах менее 0,01%. Степень истирания катализатора составляет 0,5% в сутки.Similar to examples 3-4. A mixture of aluminum-magnesium-copper chromium catalyst IK-12-73 (TU 6-68-102-89) with a diameter of granules of 1-2 mm and open-hearth slag with a diameter of granules of 1-2 mm in a ratio of 1/6 are loaded into the reactor. The content of CO and CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%. The degree of abrasion of the catalyst is 0.5% per day.
Пример 6Example 6
Аналогичен примерам 3-5. В реактор загружают смесь катализатора с диаметром 1-2 мм, приготовленного по п.1 и кварцевый песок с диаметром гранул 1-2 мм в соотношении 1/6. Содержание CO и CH4 в отходящих газах менее 0,01%. Степень истирания катализатора составляет 0,1% в сутки. После работы катализатора в течение 120 ч содержание CO и CH4 в отходящих газах менее 0,01%Similar to examples 3-5. A mixture of a catalyst with a diameter of 1-2 mm prepared according to claim 1 and quartz sand with a diameter of granules of 1-2 mm in a ratio of 1/6 are loaded into the reactor. The content of CO and CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%. The degree of abrasion of the catalyst is 0.1% per day. After operation of the catalyst for 120 hours, the content of CO and CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%
Пример 7Example 7
Аналогичен примерам 3-6. В реактор загружают смесь катализатора с диаметром 1-2 мм, приготовленного по п.2, и кварцевый песок с диаметром гранул 1-2 мм в соотношении 1/6. Содержание CO и CH4 в отходящих газах менее 0,01%. После работы в течение 20 ч содержание CO в отходящих газах увеличивается до 0,2%, а содержание CH4 до 0,1%.Similar to examples 3-6. A mixture of a catalyst with a diameter of 1-2 mm prepared according to claim 2 and quartz sand with a diameter of granules of 1-2 mm in a ratio of 1/6 are loaded into the reactor. The content of CO and CH 4 in the exhaust gas is less than 0.01%. After working for 20 hours, the CO content in the exhaust gas increases to 0.2%, and the CH 4 content to 0.1%.
Приведенные примеры показывают, что катализатор окисления, приготовленный на основе мартеновского шлака, обработанного парами воды, по активности не уступает известному катализатору окисления ИК-12-73. При этом более чем в 3 раза превышает известный катализатор по своей прочности к истиранию.The above examples show that the oxidation catalyst prepared on the basis of open-hearth slag treated with water vapor is not inferior in activity to the known oxidation catalyst IK-12-73. Moreover, more than 3 times higher than the known catalyst in its abrasion resistance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144308/04A RU2496579C1 (en) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144308/04A RU2496579C1 (en) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2496579C1 true RU2496579C1 (en) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012144308/04A RU2496579C1 (en) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496579C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104353483A (en) * | 2014-09-19 | 2015-02-18 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for low-temperature complete combustion of bio-oil heavy components by use of Cu-Mn base supported monolithic catalyst |
RU2577253C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalyst deep oxidation |
RU2591955C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of preparing deep oxidation catalyst |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1666862A1 (en) * | 1989-05-11 | 1991-07-30 | Институт химии и химической технологии СО АН СССР | Method of catalytic combustion of fuel |
WO1991012464A1 (en) * | 1988-11-14 | 1991-08-22 | Mobil Oil Corporation | Circulating fluid bed combustion with circulating co combustion promoter |
SU1756331A1 (en) * | 1990-02-22 | 1992-08-23 | Объединенный Институт Химии И Химической Технологии Со Ан Ссср | Method of gasification of pulverized fuel |
WO1995034379A1 (en) * | 1994-06-10 | 1995-12-21 | The Geon Company | Chromium catalyst and catalytic oxidation process |
US5910290A (en) * | 1994-10-03 | 1999-06-08 | Foster Wheeler Energia Oy | Arrangement in a wall and a method of coating a wall |
RU2418843C2 (en) * | 2005-12-27 | 2011-05-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Converter for hydrocarbons produced out of oil in combined unit for combustion with trap for carbon dioxide separation |
-
2012
- 2012-10-18 RU RU2012144308/04A patent/RU2496579C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991012464A1 (en) * | 1988-11-14 | 1991-08-22 | Mobil Oil Corporation | Circulating fluid bed combustion with circulating co combustion promoter |
SU1666862A1 (en) * | 1989-05-11 | 1991-07-30 | Институт химии и химической технологии СО АН СССР | Method of catalytic combustion of fuel |
SU1756331A1 (en) * | 1990-02-22 | 1992-08-23 | Объединенный Институт Химии И Химической Технологии Со Ан Ссср | Method of gasification of pulverized fuel |
WO1995034379A1 (en) * | 1994-06-10 | 1995-12-21 | The Geon Company | Chromium catalyst and catalytic oxidation process |
US5910290A (en) * | 1994-10-03 | 1999-06-08 | Foster Wheeler Energia Oy | Arrangement in a wall and a method of coating a wall |
RU2418843C2 (en) * | 2005-12-27 | 2011-05-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Converter for hydrocarbons produced out of oil in combined unit for combustion with trap for carbon dioxide separation |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104353483A (en) * | 2014-09-19 | 2015-02-18 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for low-temperature complete combustion of bio-oil heavy components by use of Cu-Mn base supported monolithic catalyst |
CN104353483B (en) * | 2014-09-19 | 2017-04-26 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for low-temperature complete combustion of bio-oil heavy components by use of Cu-Mn base supported monolithic catalyst |
RU2577253C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalyst deep oxidation |
RU2591955C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of preparing deep oxidation catalyst |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Siriwardane et al. | Synergetic effects of mixed copper–iron oxides oxygen carriers in chemical looping combustion | |
Liu et al. | Low-temperature catalytic steam reforming of toluene over activated carbon supported nickel catalysts | |
CN101918133B (en) | Process for production of catalyst for use in the reforming of tar-containing gas, method for reforming of tar, and method for regeneration of catalyst for use in the reforming of tar-containing gas | |
CN107961804B (en) | Silicon carbide modified catalyst for microwave heating catalytic oxidation of VOCs and preparation method thereof | |
Gu et al. | Enhanced chemical looping hydrogen production based on biomass ash-promoted iron ore oxygen carrier | |
Wang et al. | Study on N2O reduction with synthetic coal char and high concentration CO during oxy-fuel combustion | |
Liu et al. | Performance of potassium-modified Fe2O3/Al2O3 oxygen Carrier in coal-direct chemical looping hydrogen generation | |
RU2496579C1 (en) | Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed | |
CN106391037B (en) | One kind decomposing N for high-temperature catalytic2The preparation process of the catalyst of O | |
Wang et al. | Hierarchically structured NiO/CeO2 nanocatalysts templated by eggshell membranes for methane steam reforming | |
Qingyuan et al. | Catalytic steam reforming of rice straw biomass to hydrogen-rich syngas over Ni-based catalysts | |
Du et al. | Importance of volatile AAEM species to char reactivity during volatile–char interactions | |
Wang et al. | Effect of ash on the performance of iron-based oxygen carrier in the chemical looping gasification of municipal sludge | |
CN103007954B (en) | Multi-phase catalytic ozone oxidation catalyst and preparation method thereof | |
Zhang et al. | Effects of Na2CO3/K2CO3 on chemical looping combustion using Fe2O3/Al2O3 as oxygen carrier | |
CN103849444A (en) | Copper-based compound oxygen carrier and preparation method thereof | |
JP3207355U (en) | Volume reduction processing equipment | |
CN104119983A (en) | Ferriferous copper based composite oxygen carrier and preparation method thereof | |
CN104130821A (en) | Manganese-containing cobalt-based complex oxygen carrier and preparation method thereof | |
JP5961044B2 (en) | Volume reduction treatment method and volume reduction treatment apparatus for persistent degradable waste | |
Hussain et al. | Pyrolysis of methane by catalytic properties exhibited by ceramics | |
Kim et al. | Parametric study on the deactivation of supported Co3O4 catalysts for low temperature CO oxidation | |
CN110621399A (en) | Catalyst for VOC treatment | |
CN203545892U (en) | Cement raw meal preheating and predecomposition device | |
WO2022066055A1 (en) | Catalyst for incinerating sewage sludge and method for preparing this catalyst |