一氧化氮(NO)氧化催化剂的研究进展

NO_x是形成酸雨、雾霾以及光化学烟雾等环境问题的元凶之一。目前为止,如何有效地消除NO_x依然是一个值得关注的问题。众所周知,NO氧化催化剂有助于提高废气中NO_2的比例,这可以(i)提高NO_x储存/还原(NSR)催化剂的吸附性能;(ii)提高NO_x选择性催化还原(SCR)催化剂的低温活性(快速SCR反应);(iii)促进碳烟燃烧,从而使颗粒物捕集器(DPF)再生。本文主要综述了NO氧化催化剂的研究进展。     

基于CFD模拟的臭氧低温氧化烧结烟气中NO过程分析

以256 m~2烧结机O_3氧化烧结烟气中NO过程为研究对象,采用CFD数值模拟方法考察了含O_3喷射气体与烧结烟气流动及NO低温氧化特性。通过与76步复杂反应机理的对比验证了11步简化机理的适用性,分析了反应温度、O_3/NO摩尔比以及O_3分布特性对NO氧化效率和不同价态NO_x转化率的影响规律。通过对简单结构反应器的模拟结果表明:NO_3稳定性较差,烟道内主要氧化产物为NO_2与N_2O_5;随反应温度升高,NO氧化效率基本保持不变,NO_2转化率提高且提升速率逐渐增大而N_2O_5呈相反规律;随O_3/NO摩尔比增大,NO氧化效率提高但提升速率逐渐减小,NO_2转化率先增大后在摩尔比高于1.25时开始减小,而各工况均产生N_2O_5且生成量逐渐增大,其原因为射流核心区可提供高O_3/NO摩尔比条件;通过优化O_3分布器结构改善O_3与烟气接触与混合条件,O_3与NO摩尔比为1.0、停留时间为0.87 s时NO氧化率可提高约12.8%,摩尔比为2.0、停留时间为1.73 s时N_2O_5转化率可提高约15.6%。     

NO_x和SO_2在Cu_2O(111)表面上同时脱除的DFT研究

采用密度泛函理论,系统研究了SO_2和NO_x在Cu_2O(111)表面上同时脱除的反应机理。计算结果表明,在Cu_2O(111)表面上,NO_2会直接与SO_2反应,进而生成SO_3和NO,反应能垒是121.372kJ/mol;SO_2与NO之间的反应是通过NO先以二聚体的形式生成N_2和O,生成的O原子与SO_2生成SO_3的过程是整个反应过程的速控步骤,能垒是139.992kJ/mol。根据以上结果总结出了Cu_2O(111)表面上SO_2和NO_x共同脱除的机理,将对研究NO_x和SO_2共同脱除提供重要的理论指导意义。     

选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的性能研究

文章开展了工艺条件对选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的性能研究,采用自行研制开发的V2O5-WO3/TiO2-Al2O3催化剂,考察了温度、空速、NH3与NO摩尔比、NO初始浓度、氧浓度等对这种催化剂脱硝性能的影响,为选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的应用提供科学的实验数据。     

钙基脱硫剂对循环流化床NOx排放影响研究进展

近年来提出的燃煤电厂大气污染物超低排放标准对CFB锅炉的污染物治理提出了更高的要求。为解耦CFB锅炉高效脱硫和低NO_x排放之间的矛盾,需要更加深入了解钙基脱硫剂对含氮反应的影响。目前普遍认为,石灰石脱硫和NO_x排放2个过程,通过各含钙化合物相互转化和对含氮反应选择性催化构成一个整体,而影响其中任一环节的因素都可能使最终NO_x排放量发生变化。笔者围绕CFB燃烧条件下NO_x基本反应,各含钙化合物间相互转化规律和表面选择性含氮催化反应性,以及烟气组分、温度和配风等影响因素,阐述了钙基脱硫的影响。通常,投放钙基脱硫剂会导致NO_x排放量升高,N_2O排放量降低,这是多方面因素共同作用的结果,如CaO催化挥发分氮氧化生成NO、促进CO等还原性气体氧化消耗、促进N_2O分解等。而脱硫产物CaSO_4及CaS等也对NO还原表现出明显的催化活性,实践发现基于钙基脱硫和喷氨脱硝的同步脱硫脱硝技术是可行的。未来还需进一步定量研究石灰石脱硫与NO_x排放之间的相互作用规律,并在此基础上开发一体化脱硫脱硝技术,以期实现CFB锅炉NO_x和SO_2的双超低排放。     

三聚氯氰含氰尾气治理工艺研究

为解决三聚氯氰生产过程中尾气含氰污染物问题,提出采用甲烷燃烧、氨催化、水吸收3步处理技术。分析结果表明,三聚氯氰结晶尾气中的氯化氰和氯气首先与甲烷发生氧化还原反应生成CO_2、NO_x、H_2O、HCl,再进一步与氨气混合后经脱盐、氨催化反应生成CO_2、N_2,尾气中微量活性炭经水吸收去除,最终实现了三聚氯氰尾气的无害化排放。     

燃煤锅炉烟气脱硝(SCR法)工艺及设计

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术在催化剂的作用下,利用还原剂有选择性地与烟气中的NO_x反应并生成无毒无污染的N_2和H_2O,来减少NO_x排放的技术。     

液相ClO2脱除烟气中NOx的实验研究

为经济有效地脱除燃煤烟气中的NO_x,采用鼓泡反应器进行液相ClO_2脱除烟气中NO_x的实验研究。实验结果表明:相比于其他氧化剂(KMnO_4,NaClO_2,H_2O_2),ClO_2在较低的质量浓度下对NO具有良好的氧化能力,NO转化效率保持100%。ClO_2能够迅速地将NO转化为NO_2,却不能进一步氧化为HNO_3,并且阻碍水溶液对NO_2的吸收作用,ClO_2质量浓度和反应温度越高,阻碍效果越明显。烟气中SO_2的添加会在一定程度上促进NO_2的吸收,而溶液中pH值的变化对吸收作用的影响并不大。当ClO_2结合Ca(OH)_2溶液进行NO脱除时,NO_x的脱除效率可以稳定在96%以上,表明ClO_2作为氧化剂在脱除NO的过程中具有良好的应用潜力。     

有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝研究

为了开发简易、有效和成本低的燃煤烟气污染物控制方法,搭建模化试验系统,对有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝一体化技术进行了研究。结果表明,在烟气温度150℃左右,有机亚砜类催化剂可以高效脱除单质汞和硫氧化物,并且可以脱除合成烟气中的大量氮氧化物;通过添加氢氧化铵控制系统pH值,汞脱除效率可达95%;溶液pH6.3,SO_2脱除率99.5%以上,pH4时,SO_2脱除率低于60%;NO_x的脱除取决于烟气中的NO和NO_2的相对形态,实际操作中烟气入口处通入强氧化剂O_3,将NO氧化为N_2O_3和NO_2,再进行后续的脱除,可以保证烟气中氮氧化物的脱除效率不低于80%。结果表明采用有机亚砜类催化剂是在低温条件下处理燃煤烟气多种污染物的可行选择。     

低温SCR脱硝催化剂研究进展（英文）

氮氧化物NOx(NO, NO_2和N_2O)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。     

V2O5-MoO3/TiO2 催化剂的NOx选择性催化还原及SO2氧化活性

采用浸渍法以TiO₂为载体制备V₂O₅-MoO₃/TiO₂ 选择性催化还原催化剂,研究V₂O₅和MoO₃负载量对于催化剂选择性催化还原反应及SO₂氧化活性的影响,并考察氧含量、氨氮物质的量比和反应空速对3%V₂O₅-6%MoO₃/TiO₂催化剂选择性催化还原脱硝活性的影响。结果表明,随着催化剂中V₂O₅负载质量分数增加,V₂O₅-MoO₃/TiO₂ 催化剂的选择性催化还原活性和SO₂氧化活性均呈上升趋势。MoO₃的负载对催化剂的SO₂氧化活性有明显抑制作用。MoO₃负载质量分数超过9%,制备的催化剂既保持较高的低温选择性催化还原活性,又使选择性催化还原反应中的SO₂转化率小于1%。     

以偏钛酸为原料的催化剂的脱硝性能研究

以偏钛酸为原料通过浸渍法和固相物质的热分解法来制备以NH3为还原剂选择性催化还原NOx的催化剂V2O5-WO3/TiO2。着重考察催化剂组成、NH3/NO摩尔比和模拟烟气中O2浓度对催化剂脱硝性能的影响。催化剂的脱硝性能测试结果表明催化剂V2O5(1.2%)-WO3(8.8%)/TiO2具有较高的催化活性和较宽的活性温度窗口,NO的转化率最高可达98.77%。综合考虑NH3逃逸、设备腐蚀和环境问题,NH3/NO摩尔比控制在1.2以内比较合适;富氧条件对脱硝催化反应的进行更有利。     

降低船舶NO_x排放的紧凑型SCR实验

采用浸渍法制备铬基催化剂,在10%Cr/TiO_2基础上研究锑负载量对催化剂催化氧化NO活性的影响。结果表明,350℃焙烧的10%Cr10%Sb/TiO_2催化剂具有最佳的NO催化氧化活性,在NO体积分数为0.07%、O2体积分数为5%,空速27 000 h-1条件下,260℃时NO氧化率可达到50%,满足紧凑型SCR条件。XPS表明新鲜催化剂表面铬主要以Cr3+形式存在,经NO催化氧化反应后出现Cr6+。此外考察SO_2对催化剂的影响发现,加入体积分数为0.03%的SO_2后,350℃时10%Cr10%Sb/TiO_2催化剂经15.6 h后效率由50%缓慢下降并稳定在17%,热再生后活性完全恢复。在NO催化氧化联合SCR实验中发现,当NO氧化率为46%时促成的紧凑型SCR在高空速下仍具有很高的脱硝率。空速为300 000 h-1、200℃时紧凑型SCR脱硝率达到90%,比标准SCR提高了39.5个百分点。可有效解决船舶SCR布设空间不足的问题。     

微波加热技术在催化NOx脱除中的应用

综述了空气中氮氧化物的类型、危害及脱除方法。空气中氮氧化物主要为NO、N₂O和NO₂,化石燃料和植物体的燃烧以及土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化是其主要来源,NOx是酸雨和雾霾天气形成的主要原因之一,严重影响人类健康。选择性催化还原技术通过氨等还原剂和催化剂的共同作用将NOx还原成N₂和H₂O,选择性非催化还原技术利用氨等还原剂在高温环境下的还原能力实现NOx的脱除。传统NOx脱除技术存在脱除效率不高和易产生二次污染的缺点。微波放电技术利用微波放电产生高能电子使NOx直接分解生成N₂,微波碳热还原技术利用微波辐照活性炭的热效应可以显著提高炭对NOx的脱除能力,对NO脱除率高于96%。以微波为基础的脱硝技术在工业催化脱硝领域中的应用研究表明,结合催化剂、微波作用等手段实现工业高效脱除氮氧化物是一种较为理想的实现方式,应用前景良好。     

Ce-P-O催化剂用于氨选择催化还原消除氮氧化物

制备了可用于氨选择催化还原消除氮氧化物的Ce-P-O催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、N₂吸附、H₂程序升温还原和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的性能。结果表明,催化剂在空速20 000 h^-1表现出较高的氮氧化物消除活性,NO转化率>90%,在水蒸汽和SO₂存在条件下,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

运行工况对某火电厂选择性催化还原脱硝催化剂活性的影响

催化剂是选择性催化还原脱硝技术的核心，其催化性能直接关系脱硝效果。在某火电厂选择性催化还原脱硝装置中取出新鲜催化剂，用SEM、BET、TG、TPD-TPR和XRD进行催化剂特性表征，在火电厂实际运行的空速3 500 h^－1和反应温度350 ℃下，NO转化率为93.96％。提出了火电厂催化剂运行及管理的建议。     

臭氧氧化—钙法吸收同时脱硫脱硝的试验研究

针对国内某石化企业CFB锅炉烟气特点,进行实验室烟气模拟,采用臭氧氧化—钙法吸收同时脱硫脱硝工艺进行小试研究.实验采用臭氧将NO氧化为NO2,再通入鼓泡反应器中与Ca（OH）2浆液发生吸收反应,达到同时脱硫脱硝的目的.实验结果表明：NOx脱除率与臭氧投加量成正比,当臭氧投加量为1.1时,NOx脱除率可达到90％以上;SO2初始浓度的变化对NOx脱除率影响不大;NO初始浓度和烟气含氧量对SO2脱除率影响效果均不显著;烟气含氧量的增大有利于NOx的脱除.     

稀燃汽车尾气中氮氧化物的催化消除技术

稀薄燃烧(简称稀燃)技术能够使燃料在发动机内充分燃烧,既提高了燃油的经济性,同时又减少了温室气体CO2的排放,因而是一项节能减排的重要技术.但在稀燃条件下氧气大量过剩,加剧了三效催化剂对还原剂的催化氧化,降低了还原剂对NOx催化还原的效率.目前,国际上对稀燃气氛下NOx的消除主要采用NO直接分解、选择性催化还原(SCR...     

负载型Mn-Fe/γ-Al2O3低温脱硝催化剂的性能

采用共沉淀法制备了负载型Mn-Fe/γ-Al₂O₃低温SCR催化剂,运用固定床催化反应器,以氨气为还原剂,考察了负载量、活性组分配比、焙烧温度等制备条件和空速、O₂体积分数、NH₃/NO摩尔比等操作条件对Mn-Fe/γ-Al₂O₃催化剂低温脱硝性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对催化剂进行表征.结果表明,负载质量分数为20%、n(Mn):n(Fe)=4:1、焙烧温度为600℃、空速为16000h^-1、O₂体积分数为4%、NH₃/NO摩尔比为1.2、反应温度为200℃的条件下,NO转化率达到了96%以上.     

V2O5/AC催化剂吸附NH3及其选择性还原脱硝活性

在不同活性焦(Activated Coke, AC)载体上以等体积浸渍法负载V2O5,制备出一系列V2O5/AC催化剂. 通过NH3暂态响应实验和NH3穿透时间实验考察了在200℃下V2O5/AC的表面积、灰分、表面官能团和V2O5对NH3的吸附量及NO的选择性催化还原活性的影响. 结果表明,对于载体未经硝酸处理的催化剂,NH3的吸附位主要是V2O5(参与脱硝反应的NH3的吸附量与催化剂上V2O5负载量的比值为1:5),活性焦及其中的灰分对NH3的吸附量很小;硝酸处理在活性焦表面引入的含氧和含氮酸性官能团对参与脱硝反应的NH3的吸附量是V2O5上吸附量的1.3倍,这些官能团不影响V2O5对NH3的吸附;活性焦上吸附的NH3的脱硝活性很低,但可迁移至V2O5上参与脱硝.