CeO_2-MoO_3/TiO_2型无钒脱硝催化剂性能研究

以CeO_2为活性组分、MoO_3为助剂,制备了CeO_2-MoO_3/TiO_2型无钒脱硝催化剂。分析了不同活性组分、助剂、载体、制备方法和预处理方法对催化剂活性的影响,并与传统的以V2O_5为活性组分的V2O_5-WO_3/TiO_2型和V2O_5-MoO_3/TiO_2型催化剂进行比较。结果表明:以CeO_2为活性组分的无钒催化剂具有与传统钒基催化剂同样高效的脱硝性能;MoO_3助剂能有效提高催化剂的活性,且效果优于WO_3;相较于共沉淀法,采用等体积浸渍法制备的铈基催化剂具有更高的比表面积和脱硝活性;对催化剂进行硫酸浸渍预处理会抑制催化剂活性,而采用SO_2预处理则对脱硝活性有一定的提升,基于等体积浸渍法制备的5Ce-5Mo/TiO_2催化剂经SO_2硫化预处理后,在温度为350℃、空速75 000h-1的条件下脱硝效率可达89.15%。     

不同TiO2载体的SCR脱硝催化剂性能研究

采用分步浸渍法制备了两种脱硝催化剂,它们分别以锐钛型纳米级TiO_2和工业级TiO_2为载体,负载V_2O_5和WO_3在固定床反应器中,研究相同条件下不同载体对催化剂脱硝性能的影响,并通过比表面积测定、X-射线衍射和扫描电镜等方法对催化剂微观结构进行研究。试验表明,以纳米级TiO_2为载体的催化剂具有较好的性能。     

V_2O_5/AC脱硝催化剂制备条件的实验研究

采用固定床反应器研究了活性炭负载V2O5(V2O5/AC)催化剂制备过程中各项参数对催化剂脱硝活性的影响。结果表明:HNO3预处理对于V2O5/AC催化剂脱硝活性具有明显的促进作用,最佳的V负载量为3%;活性组分前驱体在450℃以上可完全分解,最佳的预氧化温度为230℃;当温度过高时,活性炭载体在预氧化过程中会与O2反应,同时V2O5会在活性炭表面聚集,从而造成脱硝活性的下降;最佳条件下制备所得V2O5/AC催化剂在实验条件下表现出高度稳定的脱硝性能,脱硝效率达90%。     

铁铈氧化物催化剂脱硝性能及抗碱金属盐中毒性能研究

采用浸渍法制备了CeO_2-Fe_2O_3/TiO_2脱硝催化剂,研究了反应温度对不同铈钛摩尔比催化剂脱硝效率的影响,以及负载10%CeO_2和3%Fe2O_3的催化剂的抗硫性能和抗钾、钠碱金属盐中毒性能。试验结果表明:CeO_2-Fe_2O_3/TiO_2催化剂最佳反应温度为350℃;铁铈氧化物催化剂的最佳组分配比为CeO_2摩尔分数10%,Fe_2O_3摩尔分数3%,NO脱除率可达95.65%;10%-3%CeO_2-Fe_2O_3催化剂具有良好的抗硫性能;钾、钠碱金属盐对催化剂均有一定的毒化作用,但未对催化活性成分的晶相产生影响,只是削弱了活性成分与载体间的相互结合作用,且钾盐对催化剂活性的影响大于钠盐;钾、钠碱金属盐使催化剂中毒失活可能是由于催化剂NH3吸附能力下降,吸附量减少。     

蜂窝状CuO/γ-Al_2O_3催化剂表征及其烟气脱硝性能研究

通过浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3系列催化剂,在模拟烟气脱硝试验装置上考察该催化剂的脱硝性能,并利用比表面积分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了微观表征分析,研究了CuO的负载量、煅烧温度及CeO2对催化剂表面性能及催化剂脱硝活性的影响。结果表明:随着负载量的增加,CuO的衍射特征峰强度随之增加;CuO负载量对CuO/γ-Al2O3催化剂的表面结构有较大影响,随着CuO负载量的增加,试样的比表面积和孔体积均呈减小趋势,而平均孔径略微增大;CuO/γ-Al2O3催化剂的活性较高,对NO选择性催化还原较为适宜;CuO负载量为7.5%,煅烧温度为500℃时催化剂的NO转化率最高可达91.4%,加入CeO2可使催化剂的NO脱除效率达到94.5%。     

基于失活商业脱硝催化剂制备的再生SCR催化剂性能研究

为了解决燃煤电厂废弃商业SCR催化剂的处理以及充分利用锰基SCR催化剂的低温活性,提出了失活商业SCR催化剂再生的新方法:将失活的商业SCR催化剂作为载体,利用多步浸渍法,将锰氧化物(MnO_x)负载于载体上,制备成新的脱硝催化剂。利用XRF,XRD,SEM,XPS和N_2等温吸附等测试技术对新鲜催化剂、失活催化剂以及再生催化剂进行表征,以探究再生方法制备的催化剂相比失活催化剂带来的变化。结果发现,针对采用的原始失活催化剂来说,MnO_2负载质量分数为4.67%时,催化剂的综合理化性能和催化剂的脱硝活性最优。另外,再生的催化剂在250℃条件下仍然可以保持较高的脱硝活性,说明再生的催化剂具有更宽的活性温度窗口。再生催化剂中起到催化作用的是未中毒的V_2O_5以及负载的MnO_x。MnO_x可能为催化剂带来了低温活性。同时,催化剂在高空速下依然可以保持较高的催化活性。该再生方法不仅可以实现废弃的SCR催化剂的再生,还可以提升催化剂的催化性能。     

不同外加剂对废弃脱硝催化剂制备钛基陶瓷性能的影响

我国每年产生大量的废弃脱硝催化剂,其安全处置和资源化利用迫在眉睫。钒钛脱硝催化剂中的TiO_2含量较高,以其作原料制备陶瓷,可实现高附加值利用。本文以包头某火电厂的蜂窝式废弃钒钛脱硝催化剂为原料,选取CuO、硼砂、Nb_2O_5 3种外加剂用于制备钛基陶瓷,通过样品体积密度、吸水率、抗压强度、抗弯强度、维氏硬度和有毒元素浸出率测试,研究3种外加剂对钛基陶瓷性能的影响。结果表明:CuO的掺杂不利于样品的致密化,掺杂2%硼砂可大幅度提高样品硬度;掺杂2%Nb_2O_5的样品综合性能最佳,有毒元素浸出率达到国家标准;利用以废弃钒钛催化剂为原料高温焙制陶瓷的方法,对有毒V元素的浸出起到了明显的固化效果。     

活性炭纤维载体催化剂及其低温选择性催化还原脱硝性能研究

低温下催化剂活性和抗毒性不足限制了低温选择性催化还原(SCR)脱硝工艺的工业应用。采用超声波浸渍法以活性炭纤维为载体,负载CuO、ZrO_2制备催化剂,通过比表面积测试、X射线衍射分析、扫描电镜等手段对催化剂进行表征,并利用固定床反应器探讨其低温SCR脱硝性能,考察了经浓硝酸处理后的活性炭纤维、CuO与ZrO_2单独作为活性组分、CuO与ZrO_2同时作为活性组分对脱硝活性的影响。结果表明:相对于系列CuO/ACFN、系列ZrO_2/ACFN催化剂,系列CuO-ZrO_2/ACFN催化剂的低温脱硝性能有较大的优势,3:1CuO-ZrO_2/ACFN催化剂在260℃时脱硝效率最大值为92%。     

以偏钛酸溶胶为载体的SCR脱硝催化剂的制备及性能研究

催化剂是NH3法选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,催化剂的低温活性、选择性和稳定性直接影响到NOx的脱除效果。SCR脱硝催化剂的性能主要取决于催化剂活性组分和催化剂载体。以工业级硫酸氧钛为原料,采用均匀沉淀法和直接沉淀法制备了2种偏钛酸溶胶,并以偏钛酸溶胶为载体,采用同步浸渍法加载V2O5和WO3成分,分别制出脱硝催化剂样品。在固定床反应器中,测试催化剂的脱硝性能,并通过比表面积测定、扫描电镜等方法对催化剂微观结构进行研究。试验表明,以直接沉淀法制备的SCR脱硝催化剂活性较高,在实验条件下NO脱除率最高可达88.5%。     

制备参数对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

研究分析了制备参数对V2O5/TiO2催化剂选择性催化还原脱硝性能的影响,考察了V2O5/TiO2催化剂的抗水抗硫性能。结果表明,载体TiO2的比表面积越大,结晶度越弱,越有利于V2O5/TiO2催化剂上的SCR反应;在煅烧温度为500℃和煅烧时间为5 h的条件下制备的1 wt.%V2O5/TiO2催化剂具有最高的脱硝活性,在典型的SCR反应温度范围(300～400℃),NO转化率达到92.7%～98.8%;随着催化剂上V2O5担载量的增加,有序的V2O5晶体随之增加,反应温度的升高将导致N2O生成量的增多,降低催化剂的选择性;当烟气中含有10%H2O和(0～0.2%)SO2时,对V2O5/TiO2催化剂的脱硝活性影响不大。     

一种改性选择性催化还原催化剂及其对零价汞的催化氧化性能

利用溶液浸渍法制备了一种氯化铜改性的选择性催化还原(SCR)催化剂(Cu Cl2/SCR)。用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱分析(XRF)等对Cu Cl2/SCR催化剂的结构进行了表征,在自制的催化剂活性实验台上,用模拟烟气对催化剂Hg0的催化氧化性能进行了研究。结果表明:催化剂中的Cu Cl2在高温(HCl+O2)气氛中能"可逆"释放活性氯;Cu Cl2的引入显著提高了催化剂在低氯烟气(HCl浓度在0~81.5 mg/m3)中对Hg0的催化氧化效率;Hg0的氧化率随烟气中HCl浓度和催化剂中Cu Cl2负载量的增加而增加;烟气中的NH3和SO2能阻止Hg0在催化剂表面的吸附,导致Cu Cl2/SCR催化剂在SCR条件下对Hg0的催化氧化效率较纯氧化条件有所降低,但Cu Cl2/SCR仍保持了较高的Hg0催化氧化效率(可高达98%);Cu Cl2/SCR催化氧化Hg0的机制为Mars-Maessen机制。Cu Cl2/SCR兼具较高的脱硝性能和Hg0氧化性,可用于低氯燃煤烟气同时脱硝脱汞。     

不同运行时间烟气脱硝催化剂性能对比分析

为研究运行时间对商用SCR烟气脱硝催化剂性能的影响,采用多种分析仪器对厦门某燃煤电厂SCR脱硝反应器中运行了10 080、25 145、30 288、40 368 h的催化剂（V2O5（WO3）/TiO2）进行试验与分析。试验结果表明：（1）SCR脱硝催化剂在运行30 000余小时后,SCR脱硝装置的脱硝效率低于60%,已不能满足燃煤电厂脱硝要求,需对催化剂进行更换或活性再生处理。（2）运行时间的增加会对催化剂孔道及内部介孔产生影响,从而间接影响脱硝效率。（3）随运行时间的延长,催化剂表面活性组分有一定的流失;催化剂表面水溶性离子和重金属元素均有增加的趋势。（4）4种催化剂试样表面未产生明显的活性组分与助催化剂二者的团聚,并且催化剂载体在运行了40 000余小时后仍保持锐钛矿晶型。     

低温催化复合功能滤料脱硝协同脱汞性能研究

以表面活性剂十二烷基硫酸钠对聚苯硫醚(PPS)滤料进行表面活化预改性处理,采用浸渍-低温煅烧法、涂覆法和原位生成法制备低温脱硝协同脱汞复合功能滤料,在模拟烟气固定床系统中对比考察了活性组分摩尔比及反应温度对复合滤料双效催化性能的影响及机理。结果表明:在φ(O_2)=5%、w(NO)=500×10~(-6)、w(NH_3)=500×10~(-6)和过滤风速1 m/min条件下,原位生成法制得的PPS复合滤料(IS-N/PPS)表现出更加优异的的脱硝协同汞氧化性能;复合滤料双效催化性能随活性组分摩尔比及反应温度的升高均呈先增后降趋势,其中在摩尔比0.9和反应温度170℃下,IS-N/PPS的脱硝和汞氧化效率同时达到最高值,分别为89%和94.5%。     

选择性催化还原烟气脱硝系统速度场及组分分布对脱硝效率的影响

为了获得较高的选择性催化还原(SCR)反应器内脱硝效率,通过Fluent软件耦合SCR详细反应机理的方法建立了脱硝反应三维数值模型,研究了脱硝反应入口烟气速度及氨氮摩尔比分布不均对脱硝效率和氨逃逸量的影响。结果表明:首层催化剂入口烟气速度分布不均对脱硝反应影响不大;氨氮摩尔比分布不均对脱硝反应影响较大,当氨氮摩尔比为0.85∶1时,其相对偏差系数从0增大到30%,2层催化剂的脱硝效率从84.6%降低到77.8%,出口氨逃逸量从2.02×10-6增大到36.00×10-6。所以在设计SCR脱硝反应器时,应尽可能地提高喷氨格栅及混合器对NH3和NO的混合效果,使进入前层催化剂的氨氮摩尔比相对偏差控制在5%以内。     

Cu/HZSM-5催化剂低温SCR脱硝实验研究

采用浸渍法制备了不同Cu负载量的系列Cu/HZSM-5脱硝催化剂,通过XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD、in situ DRIFTS等多种表征手段对催化剂进行了表征,并对其低温NH_3-SCR脱硝性能进行测试。结果表明,Cu/HZSM-5催化剂在中低温均展现出较好脱硝效率,Cu负载量为20%的Cu/HZSM-5中低温脱硝效果最佳,288℃达到最大为96.89%,200～400℃温度范围脱硝效率均在80%以上。Cu物种高度分散在载体表面,未改变HZSM-5晶体结构。Cu/HZSM-520%催化剂具备丰富酸性位、优异的氧化还原性能,在NH_3-SCR反应过程中只存在E-R机理,L酸性位在低温脱硝反应中发挥重要作用。     

原位沉淀技术制备整体型Mn/Ti-Si/堇青石选择性催化还原催化剂

为提高整体型低温选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂表面活性组分的牢固度和分散性,以堇青石为载体,通过原位沉淀技术制备整体构件型的低温MnOx/TiO2-SiO2催化剂,考察催化剂涂层的牢固度和脱硝活性.结果表明,利用原位沉积技术可以使TiO2-SiO2复合氧化物涂层均匀、致密地分散在堇青石载体上,并且具有很强的黏附性,SiO2的引入可以进一步提高涂层的比表面积和与载体的结合强度.在TiO2-SiO2涂层表面同样可以通过原位沉积使MnOx活性组分高度分散在涂层表面,晶相以Mn2O3为主,颗粒尺寸分布在0.5～1.0μm.SCR脱硝活性测试表明,整体催化剂表现出优良的低温SCR脱硝活性,尤其是当涂层,n(Ti):n(Si)=1:1时,催化剂在180℃时脱硝效率达到90%以上.     

以TiO2为载体的烟气脱硝催化剂研究进展

介绍了选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术中催化剂的应用及对催化剂载体TiO2的选择。结合国内外最新的研究动态,介绍了目前最流行的以TiO2为载体的催化剂的主要组分：载体、活性物质、助催化剂的选择,以及对于催化剂催化活性影响较大的几个因素,总结了不同催化助剂对催化剂活性及催化剂稳定性等的影响。     

选择性催化还原蜂窝状催化剂工业试验研究

以工业级药品为主要成分,制备选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）蜂窝状催化剂,利用工业试验台对其活性进行测试,取得了催化剂在真实烟气情况下,不同空速、催化剂用量、温度、氨氮比、NO2初始浓度等因素对催化剂活性的作用效果。文中真实烟气环境下SCR脱硝系统运行存在最佳工况范围：SCR反应塔入口温度360～390℃,出口温度330～360℃,氨氮比为0．85～1,空速在4000-6000h-1。此工况下,催化剂脱硝效率可以达到84％。催化剂的75％活性温度窗口为320-400℃,且峰值在380℃处取得。催化剂的脱硝效率随氨氮比变化明显,当氨氮比达到0．9时,催化剂脱硝效率超过80％。催化剂对NO2浓度适应性较好,NO2初始浓度在615～3485mg．m-1范围内,催化剂的脱硝效率始终保持在70％以上。     

乙二酸再生钾中毒催化剂V_2O_5-WO_3/TiO_2的实验研究

采用浸渍法对商用脱硝催化剂V_2O_5-WO_3/Ti O_2进行模拟钾(K)中毒处理,并对乙二酸再生K中毒V_2O_5-WO_3/Ti O_2进行实验研究,活性测试结果表明,当乙二酸浓度0.001 mol/L、再生温度60℃及再生时间30 min时,乙二酸对K中毒催化剂的再生效果最好,再生催化剂的脱硝活性可恢复至新催化剂的97%以上。利用BET、FT-IR、NH_3-IR、H_2-TPR和XPS等方法对乙二酸再生前后的催化剂的结构特性进行了表征分析,结果表明,乙二酸再生可有效去除中毒催化剂表面的K元素,同时使得中毒催化剂的比表面积和表面Br?nsted酸性位得到恢复,另外,乙二酸再生K中毒催化剂不会在催化剂表面形成有害残留物。     

炭基负载V_2O_5脱硝催化剂低温脱硝性能

采用固定床反应器考察了在不同烟气条件下活性炭负载V2O5(V2O5/AC)脱硝催化剂的低温SCR脱硝性能。结果表明:活性炭负载V2O5后吸附NO的能力有所提升,吸附NH3的能力显著增强;所制备的V2O5/AC催化剂可在250℃、空速36 000L/(kg·h)的条件下表现出高达90%的脱硝效率,虽然继续升高温度能够进一步提高脱硝效率,但也会造成活性炭的烧蚀;当模拟烟气中加入H2O时会导致催化剂脱硝性能的下降。暂态响应实验结果表明O2的存在是SCR脱硝反应连续进行的必要条件。