低温SCR烟气脱硝催化剂的研究进展

介绍了SCR反应的原理,重点综述了贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、碳基催化剂等低温脱硝催化剂的研究进展。同时,对催化剂应用中存在的主要问题进行了总结,并对SCR催化剂的研究方向进行了展望。     

基于低温SCR脱硝催化剂研究进展

目前环境问题日益严峻,氮氧化物作为污染源引起了人们的高度关注,燃煤催化脱硝技术得到了高速发展,其中SCR技术能在200℃以下的反应温度将NO_x高效变换为N_2。从脱硝技术的反应机理出发,总结了目前的SCR脱硝技术,并对低温催化脱硝方面的发展做了展望。     

黏土掺混型烟气脱硝蜂窝催化剂的制备及性能

在NH3-SCR脱硝保证催化剂活性前提下,在蜂窝体成型过程中添加高含量的黏土与助剂来减少SCR催化剂活性组分的使用量,可降低烟气脱硝SCR催化剂的成本.考察了不同黏土与成型助剂对蜂窝体物理性能的影响,优化了助剂的添加比例.将优化的黏土成型工艺及参数应用于掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的制作,通过模拟烟气评价催化活性,比较了催化剂的添加量对掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的催化活性及抗硫抗水稳定性的影响.结果表明:以黏土为基本载体的蜂窝SCR催化剂具有较高的催化活性,在固定氨氮比0.8,空速4 050h-1的条件下,自制催化剂2%V2O5-5%WO3/TiO2掺混70%(质量分数)黏土A制得的蜂窝催化剂在250℃时的脱硝率为89%,活性温度窗口为250℃～450℃.170h的抗硫抗水实验中仅在250℃时活性稍有降低,但一直稳定在77%以上,可满足中低温脱硝催化剂的应用要求.     

低温SCR脱硝催化剂研究进展

氮氧化物NOx(NO, NO2和N2O)是全球大气污染的主要污染物之一,引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题,严重影响人们的生存环境和生活质量,引起了世界各国的广泛关注。针对固定源和移动源燃烧排放,各国制定了日益严格的排放标准。目前主要的脱硝技术分为选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、氧化脱硝和活性炭吸附脱硝等。SNCR的应用有较高的条件,影响其成功运行的主要因素有温度、氨氮比、氨气在烟气中的分布和停留时间等,故SNCR的工业应用存在一定的局限性。SCR脱硝技术比其它脱硝技术应用更广泛,其中脱硝多安排于除尘脱硫后,此时温度多处于100?250℃之间。为提高SCR脱硝性能,低温SCR脱除NOx是目前研究最热门的烟气脱硝技术。本工作综述了近年来低温SCR脱硝催化剂的研究进展,介绍了锰基催化剂、钒基催化剂及碳基催化剂的发展现状,对单组分Mn基催化剂、负载型Mn基催化剂和复合型Mn基催化剂进行了综述,从V基催化剂的制备对脱销的影响和脱硝机理进行了表述,综述了过渡金属掺杂对C基催化剂的影响,阐述了烟气中H2O和SO2对催化反应的影响及低温SCR反应的脱硝机理,对低温SCR催化剂进行了总结并对其未来发展进行了展望。     

大型燃煤电站用SCR烟气脱硝催化剂发展概况

介绍了大型燃煤电站SCR脱硝催化剂的国内外发展情况、国家环保政策需求、市场销售预测和发展前景及面临的问题,概述了国内SCR脱硝技术立项研究的必要性。     

Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂的制备及其低温脱硝性能的研究

采用共沉淀法制备了Mn-Co-Fe/TiO_2低温SCR催化剂,考察了锰前驱体种类、负载量、活性组分配比、焙烧温度等因素对催化剂低温脱硝性能的影响,并探讨了H2O,SO2对Mn-Co-Fe/TiO_2活性的影响,通过XRD、BET等手段对催化剂进行表征。结果表明:以硝酸锰为锰的前驱体、负载量(质量分数)为20%,n(Mn)∶n(Co)∶n(Fe)=4∶1∶0.7,焙烧温度为500℃的条件下,NO转化率达到97%以上。Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂具有较大的比表面积,载体以锐钛型TiO_2晶型存在,活性组分保持无定形的结构,表现出良好的低温脱硝活性。Mn-Co-Fe/TiO_2在反应温度为160℃时,H2O的存在对催化剂的脱硝活性几乎没有影响;通入H2O、SO2后的120 min内,活性仅下降4%;单独通入SO2后,催化剂中毒程度较深。该催化剂有望应用于基本不含SO2的烟气低温脱硝以及不含SO2的硝酸尾气等NOX工业废气的低温净化。     

低温焦化烟气脱硝催化剂制备与中试验证研究

为满足低温脱硝催化剂应用需求,优化脱硝催化剂配方,采用偏钛酸水热法成型工艺,实现了低温蜂窝体脱硝催化剂的中试和连续化工业生产,并完成5 000 m~3/h焦炉烟气脱硝中试性能验证。结果表明,催化剂产品具有较好的低温活性、强度、耐磨性以及成本优势,可分别满足300℃高硫含量(500×10~(-6))和250℃低硫(200×10~(-6))的高水(体积分数18%)烟气氮氧化物达标(250×10~(-6))和超低(75×10~(-6))排放要求,氨逃逸低于3×10~(-6),催化剂连续运行两周以上未见明显失活。270℃高硫含量(500×10~(-6))烟气连续运行一周发现催化剂存在缓慢失活现象,表征证明催化剂失活是由硫铵类物质覆盖催化剂表面造成的,失活催化剂可通过高温焙烧再生。     

燃煤烟气低温NH3-SCR脱硝工艺中试

国内对于低温脱硝催化剂的研究主要集中在实验室的小试规模,对无钒低温NH₃-SCR蜂窝催化剂在燃煤烟气条件下的脱硝活性和中毒机理研究较少,无法完全反映出催化剂在真实烟气条件下的运行状况。本文采用自行设计的低温NH₃-SCR装置在石河子市某热电厂进行了中试研究,得到了该催化剂在实际烟气条件下的最佳工艺条件,并深入分析了实际烟气中复杂成分对低温脱硝催化剂的影响机理。研究结果表明：SO₂浓度低于35mg/m³、空速约为4200h^-1、烟气温度约为100℃、氨氮比约为1.2时催化剂的脱硝效率最佳;高浓度的SO₂会促进硫酸盐类的形成和催化剂活性组分的硫酸化,是催化剂活性降低的主要原因。环境友好型低温脱硝催化剂表现出优异的低温脱硝性能和抗硫性能;脱硝工艺改造方便;具有广阔的工业应用前景。     

SCR烟气脱硝催化剂再生研究进展

介绍了SCR烟气脱硝催化剂的水洗再生、热再生、热还原再生、酸液再生、SO2酸化热再生、活性盐溶液活化再生等再生方法的研究进展。再生技术应用时,应根据SCR催化剂的配方、构型、应用场合等因素,分析SCR催化剂失活的主要原因,选择适当的一种或者几种再生方法,才能达到提高或者恢复催化剂脱硝活性的目的。     

低温烟气脱硝催化剂适用条件与动力学

随着国家对大气污染物排放要求的进一步提高,中低温脱硝催化剂也将迎来更大的市场和挑战。为进一步明确低温脱硝催化剂的应用特性,在不同温度、烟气流速、催化剂长度和水蒸气含量下对已产业化的蜂窝催化剂的脱硝活性进行了系统考察,获得该中低温脱硝催化剂的适用区间与动力学参数。实验表明,在温度高于160℃条件下,通过调变气速与催化剂长度可以实现理论氨氮比的脱硝率;且在考察水蒸气对脱硝活性的影响时,发现脱硝率随着水蒸气含量的增加而逐步降低,在低温条件下降低更加显著,最大降幅达30%;依据2 ~ 4 m/s气速下的脱硝率与停留时间的关系,拟合脱硝反应活化能为22.7 kJ/mol,属于典型的气体外表面扩散控制,可为低温脱硝催化剂选型提供重要参考;180000 m³/h烟气量的脱硝示范验证了该催化剂在180℃下脱硝率超过90%,显示了优良的工业应用和推广前景。     

添加Pt的选择性催化还原催化剂低温去除NOx的研究

以锐钛矿型TiO2为载体,V5O2和WO3为活性组分,添加微量贵金属Pt,制备了选择性催化还原脱硝催化剂,并对催化剂样品进行表征和脱硝性能试验.结果表明,贵金属Pt的加入,使催化剂样品比表面积、起活温度和温度窗口均发生一定的改变,在低温段具有良好的催化活性.在温度160℃和氨氮体积比0.8～1.2时,催化剂的脱硝率较稳...     

MnO2/NH4NaY 催化剂上的NO低温选择性催化还原（SCR）

研究了NO在新型MnO₂/NH₄NaY催化剂上的低温转化行为，并对MnO₂/NH₄NaY的再生及稳态操作进行了考察。结果表明，以MnO₂/NaY为母体，用硫酸铵溶液离子交换制备的新型MnO₂/NH₄⁺NaY分子筛催化剂具有良好的低温活性，120 ℃时，NO转化率近100％。但催化剂不能在高于150 ℃的反应温度下操作，防止NH₄⁺挥发解吸。离子交换过程中，NH₄⁺的交换度可达40%，在120 ℃、氧体积分数6%、空速3 000h^-1和水体积分数7%和无外加还原剂条件下，MnO₂/NH₄NaY可保证入口浓度为1 000×10^-6的NOx在连续7 h内达到完全转化。在高空速（12 000 h^-1）有稳定氨源下，于MnO₂/NH₄NaY上进行的SCR稳态实验充分证明，存在于MnO₂/NH₄NaY的NH₄⁺对催化反应明显有利。 它可使NH₃与NOx物质的量比从以往的1.2降至1，大大减少由于NH₃泄露而造成的二次污染。     

烟气脱硝催化剂中毒机制与再生技术

随着烟气脱硝系统在火电厂的应用,对选择性催化还原催化剂的中毒机理和再生工艺的研究受到广泛关注。本文系统综述了脱硝催化剂的物理及化学中毒机制、再生方法及工艺。在中毒机制方面,将不同中毒机制归为三类:颗粒物或生成盐沉积在催化剂表面,堵塞催化剂通道和孔道;毒物与活性中心作用使表面的酸性性能和氧化还原性能降低;催化剂结构破坏和发生不可逆相变。在催化剂的再生方面,本文详细介绍了失活催化剂的再生工艺流程和再生液的选择,比较了不同再生技术的针对性和优缺点,最后介绍了电厂高钙项目的再生工业示范,其再生催化剂的相对活性恢复到原来的0.96,SO₂氧化率为1.0%,且各项指标达到了新鲜催化剂的水平。本文对延长催化剂使用寿命和制定废弃催化剂再生工艺具有重要指导意义。     

铜系低温选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）技术已广泛应用在燃煤电站烟气脱硝技术中,开发低温高活性、高抗中毒性能的催化剂体系已经成为国内外学者的研究重点。Cu系催化剂由于具有良好的脱硝性能及水热稳定性,得到了广泛的研究和关注。本文综述了近年来活性组分Cu负载在TiO₂、Al₂O₃、碳基材料和分子筛等材料上的研究进展;重点分析了Cu系催化剂低温SCR反应机理,主要包括Eley-Rideal （E-R）机理和Langmuir-Hinshelwood （L-H）机理,同时分析了SCR反应的两个必然过程：吸附（NH₃吸附和NO_x吸附）和反应;简要地介绍了Cu系催化剂的抗水抗硫中毒性能研究现状以及反应机理,同时介绍了碱金属中毒、飞灰和催化剂烧结对催化剂失活的影响,结合生命周期分析SCR脱硝系统还原剂氨和尿素对NO排放的影响。在此基础上展望了未来铜系催化剂的研究方向：采用新型方式对催化剂进行改性、进一步采用表征和模拟技术研究催化体系的反应机理、优化锅炉和催化剂设计减轻催化剂失活以及研究适用于其他还原剂条件的高选择性催化剂。     

堇青石蜂窝陶瓷载CuO选择催化还原NO的研究

以堇青石蜂窝陶瓷(CC)为载体、CuO和不同助剂为活性组分，用浸渍法制备CuO/CC、CuO-NiO/CC和CuO-NiO-CeO₂/CC催化剂, 采用TPR、XRD和XPS等测试方法对催化剂进行表征。TPR结果表明，催化剂主要以Cu²⁺形式存在。采用程序升温和恒温法在固定床反应器常压条件下研究了以尿素作还原剂还原模拟汽车尾气中的NO。结果显示，CuO-NiO-CeO₂/CC催化剂在(150～350) ℃具有较高的活性，250 ℃时具有较高的转化率。     

废弃选择性催化还原催化剂混掺对新催化剂脱硝性能的影响

采用"混炼-挤出-干燥-煅烧"工艺制备了不同废弃选择性催化还原（SCR）催化剂混掺比例的新催化剂样品,在自制实验台架上进行了脱硝性能和脱硝寿命评估实验。实验表明,当废催化剂混掺比例小于5%时,样品脱硝性能相比无混掺样品有轻微下降,催化剂脱硝效率随运行时间的衰减速率正常;当混掺比例大于5%时,催化剂样品脱硝性能大幅衰减,催化剂寿命缩短。结合N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）等表征手段分析,废催化剂的掺入会将碱金属、As等有害物质带入到高混掺量的样品中,导致催化剂脱硝性能下降;混掺比例高达15%时,15-cat样品表面复杂程度大幅下降,不利于SCR反应进行。实验论证了较高废弃催化剂混掺比例会严重影响制备所得新催化剂的脱硝性能。     

Cu掺杂磷钼杂多酸催化剂的低温SCR脱硝性能

选用锐钛矿型TiO₂作为载体,以磷钼杂多酸（HPMo）掺杂Cu作为活性组分,采用浸渍法制备了Cu-HPMo/TiO₂负载型杂多酸SCR脱硝催化剂。研究了Cu掺杂比例、催化剂煅烧温度和活性组分负载量等因素对催化剂脱硝效率的影响,并通过XRD、BET和SEM等表征方法对催化剂结构特性进行了表征分析。活性测试结果表明,当活性组分配比为Cu∶Mo=3∶1,煅烧温度为350℃,活性组分负载量为10%时,催化剂的脱硝效率最佳,催化剂在200℃时NO _x 去除率即达到92%,在250℃时有着最高99%的NO _x 去除率。XRD和BET等表征结果显示,Cu的加入增加了活性组分在催化剂表面的分散性,使比表面积增大;适量的Cu掺杂和适宜的煅烧温度有利于增强Cu与Mo的相互作用,使得活性组分分散性良好,晶粒体积减小,晶粒之间连接紧密及催化脱硝活性提高。     

钒钛基SCR脱硝催化剂碱土金属中毒

分别制备了钒钨体系和钒钼体系的新鲜催化剂,并通过浸渍法、固态扩散法与干混法分别制备了碱土金属中毒的催化剂,比较了中毒方法、碱土金属以及催化助剂种类等因素对催化剂脱硝活性的影响,并利用程序升温脱附（NH₃-TPD）、程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱分析（XPS）等表征手段进行分析。结果表明,3种中毒方法中,浸渍法碱土金属中毒对催化剂毒害作用最大;Ca对催化剂的毒性大于Mg,且钒钼体系催化剂比钒钨体系催化剂具有更强的抗碱土金属中毒性能。碱土金属的存在会降低催化剂表面的总酸量与酸位点的强度,提高催化剂的还原温度,改变活性组分的价态并降低催化剂上表面活性氧的比例。     

金属硫酸盐与氧化物助剂对SCR脱硝催化剂性能的影响

通过分步浸渍法制备了一系列以碱土金属或过渡金属为助剂,低钒含量的V-M_x(SO₄)_y-W/Ti及V-M_xO_y-W/Ti催化剂,对负载相同金属离子硫酸盐及氧化物的催化剂性质进行了对比考察。通过选择性催化还原(SCR)反应对催化剂进行活性评价,结果显示,负载某金属硫酸盐比相应氧化物助剂的催化剂活性好。负载钴离子的催化剂具有良好的低温活性,进而对负载钴离子的催化剂进行了抗硫抗水性能测试,并借助XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR、TG、BET对负载不同金属硫酸盐及氧化物助剂的催化剂进行了表征,揭示了活性好的催化剂(如负载CoSO₄的催化剂)通常具有较多的表面酸及较好的低温还原能力。