[发明专利]天然气煤层气煤气液化气彻底燃烧催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气(成份为甲烷CH4)、煤层气(成份为为CH4)、城市水煤气(成份为CO、H2、CH4、CO2)、液化石油气LPG(成份为丙烷、丁烷、丙烯、丁烯)、沼气(成份为CH4、CO2)彻底燃烧的催化剂，其特征是在双催化剂钙钛石型ABO3和或A2BO4(A：稀土元素；B：过渡金属元素)和六铝酸盐ABAl11O19(A：稀土元素；B：过渡金属元素)作用下，上述天然气、煤层气、城市水煤气、液化石油气LPG、沼气能彻底燃烧，达到提高发热值，节约气源，减少污染物CO(一氧化碳)，NOx(氮氧化物)和CnHm(碳氢化合物)排放的作用。

背景技术

可燃气体的燃烧反应就是氧化反应：

CH4+O2＝H2O+CO2

CO+O2＝CO2

H2+H2＝H2O

CnHm+O2＝H2O+CO2

在没有催化剂的作用下，可燃气体一般很难完全彻底燃烧，会造成燃气浪费、环境污染及热效率低下后果。若燃气不完全燃烧，还会造成结碳：

CH4→2H2+C

2CO→CO2+C

CO+H2→H2O+C

催化燃烧是燃料气体在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面吸附活化形成低能量的表面过渡态，表面过渡态在催化剂表面迁移、反应、生成CO2，释放出能量；在反应完全进行的同时，通过催化剂的高选择性来有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和HnCm污染物。催化燃烧分为低温催化燃烧(＜600℃)、中温催化燃烧(600-1000℃)和高温催化燃烧(＞1000℃)。其适用于不同的用途。低温催化燃烧：废气净化、低温干燥；中温催化燃烧：家用燃气具、室内室外供热取暖；高温催化燃烧：飞机发动机、天然气发电、工业锅炉、高温炉窑。

无催化剂大气式燃气灶和家用燃气热水器都采用金属燃烧器，金属燃烧器在高温条件下使用一段时间后会被氧化和结碳，从而大大影响燃气燃烧状况，其热效率必然降低，烟气中的CO、HnCm、NOx浓度也将大幅度上升。采用催化燃烧技术的燃烧器却具有永久的抗结碳性能。催化燃烧器是采用催化剂燃烧技术的燃气燃烧器，可实现天然气、液化石油气、水煤气、油田气、沼气各种燃气的催化燃烧，具有高效节能和环境友好的双重优点。一般都采用贵金属燃烧催化剂。贵金属燃烧催化剂的优点是初期活性一般较好，生产相对容易。其缺点是耐热性能差，在高温下很容易烧结而失去活性，而且其成本很高。中国是世界上稀土储量最多的国家，稀土元素在很多高技术领域有重要的用途，也是性能优越的催化剂元素。本发明采用稀土钙钛石结构催化剂和稀土六铝酸盐双催化剂，能确保燃气在低中高温都有最好的催化燃烧性能。这些催化剂卓越的储氧能力和高温稳定性及高比表面积能使燃烧反应在催化剂表面完全进行。催化燃烧实现了真正意义上的红外辐射燃烧和无焰燃烧，从而彻底消除了火焰燃烧造成的强气流噪声，不仅具有与贵金属燃烧催化剂同优良的低温活性，还表现出比贵金属燃烧催化剂更加优良的抗毒、抗水、抗结碳、抗高温烧结性能。

稀土催化燃烧器完全适用于天然气、液化石油气和人工煤气各种介质的燃气气源。因为天然气中甲烷是单碳饱和分子而被公认为是最难实现催化彻底燃烧的燃气气种，其它种类燃气属多碳链而比天然气更容易氧化燃烧，一氧化碳和氢气的燃烧比烃类更容易，所以能实现天然气彻底燃烧的催化剂，对其它烃类气体的燃烧都适用。稀土催化燃烧器可广泛应用于家用燃气灶、燃气热水器、燃气锅炉、燃气取暖器、燃气干燥机和各种工业燃气燃烧设备。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的稀土燃烧催化剂的特征是双催化剂：钙钛石型和六铝酸盐型。