【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂及其制备方法，属于燃气催化剂领域。
技术介绍
1、燃气锅炉是一种以燃气为能源的锅炉设备，通常由燃烧器、炉膛、热交换器、控制系统等组成。它具有高效、环保、安全、可靠等优点，被广泛应用于工业、商业和民用领域。燃气锅炉的原理是利用燃气燃烧产生的高温烟气，通过热交换器将热量传递给水或其他介质，使其加热至所需温度。这种锅炉设备包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等，其中燃气热水锅炉也称燃气采暖锅炉或燃气洗浴锅炉。燃气锅炉的燃烧效率通常在90％到99％之间，在采用全预混、fgr烟气再循环技术后，热效率可达到100％到108％左右。然而，在老旧锅炉上采用全预混、fgr烟气再循环等燃烧技术需要较高的设备改造成本。燃气锅炉燃烧效率低的原因可能包括燃料质量差、燃烧器调整、锅炉内部积灰或结垢、供风系统不足或不均、燃气质量差、锅炉设计不合理、运行管理和系统维护不当等。燃气的纯度、热值等质量因素对燃气锅炉的燃烧效果和热效率有重要影响。如果燃气质量不佳，会导致燃烧不完全。燃气锅炉使用的燃气中杂质主要包括焦油、灰尘、水分等。焦油的积累不仅会影响燃气的正常燃烧，还可能导致燃烧不完全，产生积碳，进而影响锅炉的热效率。生物质锅炉热解气化过程中产生的粗燃气含有焦油蒸气杂质，通过催化剂催化燃烧焦油，可提高燃烧效果和热效率，降低积碳。
2、当前，通过催化助剂辅助提高燃气燃烧效率的研究受到了广泛重视，现已有多个助燃专利技术的报道，例如公开号为cn102690696b的专利公开了二甲醚燃气纳米稀土助燃剂的
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂及其制备方法，以解决现有技术存在的助燃剂成分复杂，使用易产毒原料，同时针对天然气等燃气仍然存在催化效率低等问题。
2、针对上述目的，本专利技术首先提供了一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂，该助剂具有如下结构：
3、
4、式(ⅰ)中，r为稀土离子，包括镧(la)，铈(cs)，铕(eu)中的任意一种。
5、本专利技术还提供了一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)在氮气保护下，在二甲苯中加入2,7-二氨基芴和碳酸氢钠，冷却到4～10℃后，滴加二溴乙烷，然后在30～90℃的温度下搅拌反应2～8h，反应结束后，将反应混合物倒入10～15倍体积的冰水中搅拌5～10min，抽滤，沉淀用水洗涤3次，获得氮杂四芴环；
7、(2)在氮气保护下，将氮杂四芴环加入到二甲亚砜中，再加入甲醇钠，反应后将烯丙基氯滴加到反应混合物中，继续搅拌反应，待反应结束后，在反应混合物中加入蒸馏水，过滤，并将沉淀转移到二氯甲烷中，加入高碘酸钠、高铬酸钾和水，反应结束后，用饱和氯化钠水溶液洗涤反应产物两次，有机层用无水na2so4干燥0.5～1.5h，过滤并在真空旋转蒸发仪上除去溶剂，得到氮杂四芴环四甲酸；
8、(3)在有机溶剂中加入步骤(2)制备得到的氮杂四芴环四甲酸制备氮杂四芴环四甲酸溶液，然后加入稀土氯化物的水溶液，混合震荡5～30min，静置分层，收集有机相，用无水氯化钙干燥0.5～1.5h后，加入二茂铁，获得氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂。
9、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(1)中，所述2,7-二氨基芴与二甲苯的质量体积比为(0.5～5)g:(30～100)ml，所述碳酸氢钠与二甲苯的质量体积比为(0.1～0.4)g:(15～50)ml，所述二溴乙烷与二甲苯的体积比为(2～25):(30～100)。
10、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(1)中，所述氮杂四芴环的产率82～97.2％。
11、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述氮杂四芴环与二甲亚砜的质量体积比为(1.5～3)g:(30～100)ml，所述甲醇钠与二甲亚砜的质量体积比为(1～3)g:(15～50)ml。
12、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，加入甲醇钠后，在25～40℃的条件下搅拌反应30～120min。
13、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述烯丙基氯的加入量与二甲亚砜的体积比为(0.02～0.15):(30～100)，加入烯丙基氯后，继续反应3～6h。
14、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，二氯甲烷的添加量与二甲亚砜的体积比为1:1，所述高碘酸钾与二氯甲烷的质量体积比为(1～3)g:(30～100)ml，所述高铬酸钾与二氯甲烷的质量体积比为(0.5～4)g:(30～100)ml，水的加入量与二氯甲烷的体积比为(1～2):(30～100)，加入高碘酸钠、高铬酸钠和水后，在25～35℃的条件下反应16～18h。
15、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述氮杂四芴环四甲酸的产率75～85％。
16、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(3)中，所述有机溶剂包括二丁醚、乙酸乙酯、乙二醇二丁醚、乙酸丙酯中的至少一种，优选为二丁醚。
17、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(3)中，所述氮杂四芴环四甲酸溶液的质量浓度为45～55％。
18、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(3)中，所述稀土氯化物包括氯化镧，氯化铈，氯化铕中的任一种，所述稀土氯化物的水溶液中稀土氯化物的质量浓度为15～25％，所述稀土氯化物水溶液与有机溶剂的体积比为1:1。
19、在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(3)中，加入二茂铁后，二茂铁的质量浓度为5～10％。
20、本专利技术还公开了一种上述氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂在催化燃烧中的应用。
21、在本专利技术的一种实施方式中，所述应用包括将上述氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂经喷雾器喷射后在锅炉燃烧区域的形成雾化。
22、在本专利技术的一种实施方式中，喷射量为每立方燃气0.1-0.5升氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂。
23、本专利技术的有益效果：
24、(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂，其特征在于，该助剂具有如下式(Ⅰ)的结构：
2.一种根据权利要求1所述的氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述2,7-二氨基芴与二甲苯的质量体积比为(0.5～5)g:(30～100)mL，所述碳酸氢钠与二甲苯的质量体积比为(0.1～0.4)g:(15～50)mL，所述二溴乙烷与二甲苯的体积比为(2～25):(30～100)，所述氮杂四芴环的产率82～97.2％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述氮杂四芴环与二甲亚砜的质量体积比为(1.5～3)g:(30～100)mL，所述甲醇钠与二甲亚砜的质量体积比为(1～3)g:(15～50)mL，所述烯丙基氯的加入量与二甲亚砜的体积比为(0.02～0.15):(30～100)，加入烯丙基氯后，继续反应3～6h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，二氯甲烷的添加量与二甲亚砜的体积比为1:1，所述高
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述有机溶剂包括二丁醚、乙酸乙酯、乙二醇二丁醚、乙酸丙酯中的至少一种，所述氮杂四芴环四甲酸溶液的质量浓度为45～55％。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述稀土氯化物包括氯化镧，氯化铈，氯化铕中的任一种，所述稀土氯化物的水溶液中稀土氯化物的质量浓度为15～25％，所述稀土氯化物水溶液与有机溶剂的体积比为1:1。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，加入二茂铁后，二茂铁的质量浓度为5～10％。
9.一种权利要求1所述的氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂在催化燃烧中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括将氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂经喷雾器喷射后在锅炉燃烧区域的形成雾化，喷射量为每立方燃气0.1-0.5升氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂。
...【技术特征摘要】
1.一种氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂，其特征在于，该助剂具有如下式(ⅰ)的结构：
2.一种根据权利要求1所述的氮杂四芴环四甲酸稀土燃气燃烧助剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述2,7-二氨基芴与二甲苯的质量体积比为(0.5～5)g:(30～100)ml，所述碳酸氢钠与二甲苯的质量体积比为(0.1～0.4)g:(15～50)ml，所述二溴乙烷与二甲苯的体积比为(2～25):(30～100)，所述氮杂四芴环的产率82～97.2％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述氮杂四芴环与二甲亚砜的质量体积比为(1.5～3)g:(30～100)ml，所述甲醇钠与二甲亚砜的质量体积比为(1～3)g:(15～50)ml，所述烯丙基氯的加入量与二甲亚砜的体积比为(0.02～0.15):(30～100)，加入烯丙基氯后，继续反应3～6h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，二氯甲烷的添加量与二甲亚砜的体积比为1:1，所述高碘酸钾与二氯甲烷的质量体积比为(1～3)g:(30～100)ml，所述高铬酸钾与二氯甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩成斌，王峰，
申请(专利权)人：江苏精科嘉益工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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