V2O5-WO3/TiO2催化剂上NO选择性催化还原反应动力学和机理研究

文中针对基于TiO2的V—W催化剂，利用氨气作为还原剂的选择性催化还原反应进行动力学研究，分析在某一温度下气体组分（NO、NH3和O2的分压力）对V2O5-WO3／TiO2催化剂活性的影响。实验结果通过因次表达式进行分析，并得出结论认为反应经历了Eley—Rideal（ER）机理，即来自气相的（或物理吸附的）NO和吸附在催化剂表面活性位的NH3进行反应。     

NH3低温选择性催化还原NO的研究

在固定床反应器中,利用瞬态响应技术和程序升温技术研究了低温时NH3选择性催化还原(SCR)NO的瞬态动力学及V2O5-WO3/TiO2催化剂活性的影响因素,试验结果表明:O2的体积分数增大,NO转化率增大;H2O的存在抑制了NO的转化率;SO2的存在提高了NO的转化率.低温时,SCR反应遵循Eley-Rideal机理,...     

V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂制备及NH3选择性还原NOx的试验研究

采用静态氮物理吸附法和X射线衍射对自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂进行了物化性能测定,在固定床连续反应器上进行了活性评价,另外对影响催化剂活性的多种因素进行了试验研究.结果表明,催化剂活性成分及助剂比例的大小对催化剂活性有决定性影响,催化剂中V2O5/TiO2最佳比例为3%左右,WO3/TiO2为15%,MoO3/TiO2为30%.除此之外,反应温度、空速、NH3与NO摩尔比、NO初始浓度、氧浓度等因素对催化剂脱硝效果也具有不同程度的影响.     

基于V-W/Ti基催化剂的NH3选择性催化还原NOx的试验研究

针对一使用SCR技术满足欧-Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化剂的选择性催化还原NO的反应进行了试验研究,分析了在不同温度、空速、NH3/NO摩尔比的情况下对DeNOx性能的影响.试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大,在低温下,由于催化剂活性不高,NOx的脱除效率很低,随着反应温度的升高,催化剂活性升高,NOx脱除率随之急剧升高,在300℃～450℃范围内达到较高的NOx脱除效率;随着NH3/NO摩尔比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;另外,空速对低温下还原效率也存在一定的影响.     

整体型V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂的制备

采用静态氮物理吸附法、X射线衍射及扫描电镜对自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂进行了物化性能表征测定,并在固定床连续积分反应器上进行了活性评价,研究了V2O5、WO3、MoO3等成分的含量对催化剂活性的影响,以及催化剂制备过程中浸泡时间、浸泡液浓度、温度等因素对催化剂负载量的影响.结果表明：催化剂活性成分及助剂比例均存在着最佳值,试验制备的催化剂V2O5/TiO2最佳比例为3%左右,WO3/TiO2比为15%,MoO3/TiO2比为30%;浸泡时间、浸泡液浓度对催化剂负载量的影响基本上呈指数衰减,在足够长的时间内,浸泡液温度只影响催化剂的负载速度,而对于负载量的影响可以忽略.     

H2O和SO2在NH3选择性催化还原NOx过程中的影响

在连续流动固定床反应器上利用氨气作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化荆的选择性催化还原氮氧化物的反应进行了实验研究,分析了水蒸气和硫氧化物对脱除氮氧化物的影响.试验结果表明,气体组分中含水蒸气对SCR低温活性具有一定抑制作用;水蒸气的存在在较高温度时对氨直接氧化为氮氧化物也具有抑制作用,这间接提高了高温段的氮氧化物脱除效率.150℃～500℃时气体组分中舍有硫氧化物可以提高SCR活性,氮氧化物脱除率在无、有硫氧化物的条件下由最高94%提升至98%.气体成分中同时含水蒸气和硫氧化物的情况下,在150℃～240℃SCR活性有较明显的提高,在350℃～500℃温度范围内对氮氧化物脱除率也存在一定的促进作用,但在低温时有硫酸铵盐结晶物质生成.     

WO3对于V2O5/TiO2脱硝催化剂的抗中毒作用

实验室制备了V2O5/TiO2以及添加了不同含量WO3的催化剂,并在催化剂上负载碱金属氧化物K2O模拟中毒.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2的氧化率的影响.结果发现,K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高.K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.添加WO3后,K2O对催化剂的中毒作用明显减弱,源于WO3较强的Bronsted酸性对催化剂性能的促进作用.综合考虑认为在V2O5/TiO2催化剂上添加10%左右的WO3抗中毒性能较好.     

气相沉积制备V2O5-WO3/TiO2催化剂及其脱硝性能的研究

以堇青石蜂窝陶瓷为基体,应用化学气相沉积技术(CVD)负载TiO2载体,浸渍V、WW化合物溶液,制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)等表征催化剂微观结构和成分,并利用自行研制的活性评价装置分析了催化剂的脱硝效率.结果表明:制备的催化剂比表面积为78.8m2/g,平均孔径为6.8 nm;锐钛型TiO2载体在堇青石基体上沉积均匀、排列紧密,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度均小于100 nm;在350℃、空速为1 000 h-1、nNH3/nNO摩尔比=1时,催化剂NO的脱除效率ηNO可达到98.3%.     

以工业级锐钛型TiO2为载体V2O5-WO3型催化剂脱氮性能试验研究

为降低脱氮催化剂成本,以工业级锐钛型TiO2为载体,制备V2O5-WO3/TiO2型烟气脱氮催化剂,在自制催化反应器中测试其活性,研究反应温度、空速比、O2浓度、NO浓度、NH3/NO比及V2O5含量等对NO、NO2和N2O转化的影响,采用BET、FT-IR、SEM和XRD等进行微观表征,并与商业催化剂进行比较.结果表明以工业级锐钛型TiO2为载体的催化剂成本较低,在电站锅炉对于脱氮要求不太高的场合还是可行的.     

V2O5/TiO2的钾、钠、钙复合中毒及改性研究

以V2O5/TiO2催化剂及在其基础上改良得到的VSbNbTi催化剂为研究对象,研究了碱金属K、Na和碱土金属Ca的氧化物及氯盐对两种催化剂以NH3选择催化还原NO反应的影响。研究结果表明,三种金属中,无论以氧化物或氯盐的形式存在,K对催化剂的毒化作用都是最强的;同时掺入两种氧化物时,两种组分之间的相互作用会弱化单组分对催化剂的毒化作用,且这种弱化作用以CaO最为明显;VSbNbTi催化剂具有良好的抗K、Na、Ca三种元素的氧化物或氯盐中毒的能力。     

钒钛基系列氨法SCR催化剂失活机理探析及其预防方法

阐述了氨法钛钒基选择催化还原催化剂脱硝原理,并且归纳总结其失活机理,针对工程实际情况,提供相应预防方法,以便提高烟气脱硝催化剂管理水平,延长催化剂寿命,降低烟气脱硝运行成本,对其他催化剂运行管理提供借鉴。     

V2O5-WO3/TiO2催化剂的制备及其动力学分析

采用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂,考察了各运行工况对催化剂脱硝活性的影响,在实验的基础上,建立了经验性催化反应动力学方程。结果表明：当催化剂粒径小于40目、空速小于30000h-1时,可以消除SCR脱硝反应的内外扩散的影响。V2O5-WO3/TiO2催化剂的催化还原反应是一级催化反应,反应活化能为能为24232 J/mol,在消除内外扩散影响和NH3/NO比大于1的情况下,NO的反应级数为1.0493,O2的反应级数为1.1366,从而可以得到V2O5-WO3/TiO2催化剂催化反应速率方程式。     

Comparative study of the poisoning effect of NaCl and Na2O on selective catalytic reduction of NO with NH3 over V2O5-WO3/TiO2 catalyst

V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst has been widely used in industry. Alkali metals would cause the deactivation of V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst. In this paper, the poisoning deactivation of NaCl and Na₂O on V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst was compared. The properties of the catalysts were characterized by BET, XPS, H₂-TPR, NH₃-TPD and in situ DRIFTS. It was found the addition of NaCl, Na₂O affected the structure, redox properties and acid sites of V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst. Na⁺ would react with VOH to form VONa⁺ destroying the structure of Brønsted sites and affect the adsorption of NH₃ on the Lewis acid to restrain the generation of V⁴⁺NH₂ to decrease the SCR activity, occupying the oxygen vacancy made a decline in chemisorbed oxygen. The poisoning effect of NaCl was stronger than that of Na₂O, even if the property of weak-chemisorption of NaCl is stronger and possessed more V⁵⁺ species. There is a reason that NaCl provided HCl and then reacted with VO₂ to form ClVOClOH to adsorb NH₃. However, ClVOClOH cannot make the catalysis selectively generate nitrogen and water.     

钒基催化剂NH3-SCR低温反应特性研究

利用固定床反应器及原位漫反射傅里叶变换红外光谱仪,通过稳态及瞬态反应,研究了v205-wO,rri02催化剂低温NH3选择性催化还原(SCR)机理及低温活性的影响因素.结果表明:低温时,V205-WO3l'iO2 SCR催化剂首先吸附气态NH3,形成吸附态NH3nnH4．,然后吸附态NH3vnh^和气态NO反应,生成N...     

Multi-stage ammonia production for sorption selective catalytic reduction of NOx

Sorption selective catalytic reduction of nitrogen oxides (NO_x) (sorption-SCR) has ever been proposed for replacing commercial urea selective catalytic reduction of NO_x (urea-SCR), while only the single-stage sorption cycle is hitherto adopted for sorption-SCR. Herein, various multi-stage ammonia production cycles is built to solve the problem of relative high starting temperature with ammonia transfer (AT) unit and help detect the remaining ammonia in ammonia storage and delivery system (ASDS) with ammonia warning (AW) unit. Except for the single-stage ammonia production cycle with MnCl₂, other sorption-SCR strategies all present overwhelming advantages over urea-SCR considering the much higher NO_x conversion driven by the heat source lower than 100°C and better matching characteristics with low-temperature catalysts. Furthermore, the required mass of sorbent for each type of sorption-SCR is less than half of the mass of AdBlue for urea-SCR. Therefore, the multifunctional multi-stage sorption-SCR can realize compact and renewable ammonia storage and delivery with low thermal energy consumption and high NO_x conversion, which brings a bright potential for efficient commercial de-NO_x technology.     

钴铁复合修饰FER催化CH4还原NO性能研究

Co系镁碱沸石分子筛在CH4-SCR中表现出较好的潜力,为提高Co-FER的催化活性以及抗水抗硫性能,引入Fe对Co-FER进行改性。采用离子交换法,制备出一系列xFe/Co-FER催化剂,在固定床反应器中进行了CH4选择性催化还原NO实验,并利用N2吸附-脱附、UV-vis、H2-TPR和Py-FTIR等手段进行表征。结果表明,经过适量Fe修饰的Co-FER催化剂能够提高NO转化率、N2选择性以及抗水抗硫性能。0.46Fe/Co-FER在富氧条件下,500°C时NO转化率达到64.9%。加入0.02%SO2后,NO转化率能保持在58.5%左右,加入5%H2O后,仍能保持在54%以上的NO转化率。UV-vis结果表明,0.46Fe/Co-FER中含有更多游离态的Fe3+,因此具有更好的催化活性。H2-TPR结果表明,适量的Fe修饰Co-FER,可以使还原峰向低温移动,提高催化性能。Py-FTIR结果表明,催化剂表面均含有大量的Br?nsted酸和Lewis酸,Fe的引入会显著增加催化剂的Br?nsted酸含量。