溶胶凝胶法制备CuO／γ-Al2O3催化剂及其脱硝活性的研究

用溶胶凝胶法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂颗粒,并在固定床上测试其催化脱硝活性.利用程序升温方法研究了CuO/γ-Al2O3催化剂对NH3和NO的氧化性能.结果表明:CuO/γ-Al2O3催化剂在250~400℃范围内脱硝效率达到了85%以上;在350℃时,达到98%;但在400℃时,由于NH3的急剧氧化而使脱硝效率下降.高度分散的活性组分能在一定程度上降低催化剂高温下的氧化性能.CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化成NO2,有利于脱硝反应的进行,NH3和NO在催化剂上都存在明显的吸附现象.NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用.     

CuO/γ-Al2O3催化剂选择性催化还原NO

利用溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3,催化剂颗粒,在固定床上测试催化脱硝活性.CuO/γ-Al2O3在250～400℃范围内脱硝效率达到90%以上.硫化作用后催化剂的最佳温度窗口向高温方向移动.利用程序升温方法研究了.CuO/γ-Al2O3对NH3的氧化性能,经硫化后催化剂NH3的氧化性能下降,降低了催化剂在低温区脱硝活性.NH3和NO的脱附实验显示NH3和NO在催化剂表面存在明显的吸附现象.经硫化经后催化剂增加了对NH3的吸附量,降低了对NO的吸附量.暂态实验证明NH3以吸附态参与反应,而NO以气态或者弱吸附态参与反应.NO的吸附在实际SCR反应过程中影响有限.动力学计算显示溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3拥有较低的选择性催化还原反应活化能.     

低温SCR催化剂脱硝脱汞实验研究

采用溶胶凝胶法制备了MnOx-CeO2/γ-Al2O3催化剂,使用BET和XRD等表征手段进行表征,并在固定床实验台架上考察了其脱硝性能,汞氧化性能及抗硫性能.结果表明,MnOx-CeO2/γ-Al2O3催化剂在80~150,℃的低温区可达到超过85%的脱硝效率,是一种较好的低温脱硝催化剂.在模拟烟气条件下,250,℃时MnOx-CeO2/γ-Al2O3催化剂的汞氧化效率也可达到80%.尽管SO2对催化反应起到抑制作用,但Ce的加入有效地提高了催化剂抗SO2毒化性能.     

不同载体负载的Mn系复合氧化物催化剂性能研究

采用溶胶凝胶法和浸渍法将Mn的氧化物分别负载到TiO2、γ-Al2O32种载体上,通过BET、XRD、H2-TPR和NH3-TPD等表征方法考察了MnOx/γ-Al2O3和MnOx/TiO2催化剂的物化特性,同时在反应器上进行的脱硝活性测试。BET、XRD、SEM测试结果表明:MnOx/γ-Al2O3的孔结构与比表面积优于MnOx/TiO2,而MnOx在TiO2上的结晶度较差,分散性较好,其催化剂疏松结构更有利于反应气体与活性物质充分接触。TPR和TPD结果表明:MnOx/TiO2在低温下有较好的氧化还原能力,但是催化剂表面酸性强度弱于MnOx/γ-Al2O3。脱硝性能测试结果表明:TiO2和γ-Al2O3作为载体的MnOx催化剂均表现出较好的SCR活性,其中当MnOx/TiO2催化剂在低温范围内(80℃~200℃)脱硝效率上升较快,在140℃时,NO转化率已经达到60%以上,在200℃左右,NO转化率达到90%左右,之后随反应温度升高脱硝效率没有明显变化;MnOx/γ-Al2O3在260℃以下,催化剂的活性较差,在380℃时,其NO转化率达到85%。因此,低温条件下TiO2更适合作为MnOx催化剂的载体。     

过渡金属氧化物(MnO_x-CeO_2)改性铜基催化剂的低温SCR脱硝性能研究

利用溶胶凝胶法,将过渡金属氧化物(MnO_x-CeO_2)掺杂到铜基催化剂CuO/γ-Al_2O_3上,制备了不同配比的CuO-MnO_x-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂颗粒,采用程序升温方法在催化反应效能评价系统里测试了其在模拟烟气条件下的低温SCR脱硝性能。利用比表面积测试仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行表征分析,分析了MnO_x-CeO_2改性铜基催化剂低温SCR脱硝的反应机理。结果表明:6%CuO-5%MnO_x-10%CeO_2/γ-Al2O3的催化剂颗粒在100~200℃内的脱硝效率保持在80%以上;SO_2和H_2O对SCR脱硝反应均有抑制作用;O_2是SCR反应持续进行的必要条件。     

蜂窝状催化剂的制备及其性能评价

在实验室内对蜂窝状V2O5-WO3/TiO2基脱硝催化剂的组成及制备工艺进行了研究,介绍了催化剂的制备过程,包括制备条件、干燥和焙烧时间等,以及催化剂性能测试.微观结构表征和脱硝性能试验结果表明:制备的蜂窝状催化剂比表面积较大,机械强度较好;NO脱除率较高,选择性好;NH3逃逸量及SO2氧化率均能达到商业要求.     

TiO_2负载型Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂NH_3-SCR脱硝特性

采用浸渍共沉淀-微波热解法制备了不同TiO_2载体含量的负载型Fe0.8Mg0.2Oz/TiO_2催化剂,在石英固定床反应器考察TiO_2载体量对Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂脱硝性能的影响,并研究H_2O及SO_2氛围下Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z/TiO_2催化剂的脱硝性能.借助XRD、N2吸附-脱附、SEM、EDS等测试方法对催化剂理化特性进行表征.结果表明:Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z/TiO_2(10 g)催化剂在NH3-SCR反应中表现出良好的脱硝活性及抗SO2/H2O性能.其在300～400℃温度窗口内可保持90%以上的脱硝效率,最大脱硝效率可达100%,在体积分数为0.04%的SO2及10%的H2O存在的情况下仍能保持93%以上的的脱硝效率.Fe0.8Mg0.2Oz/TiO_2(10 g)催化剂具备大的比表面积、比孔容,为反应气体在其表面的吸附与活化提供丰富的表面活性位;合理的孔结构分布、良好的孔间连通性则利于传质的快速进行,表面丰富的晶格氧有效保证了催化剂的SCR脱硝性能.     

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.     

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。     

蜂窝式SCR催化剂烟气脱硝试验研究

用模具挤出的方法制备了蜂窝式0.98%V2O5-9 65%WO3/TiO2的SCR脱硝催化剂,采用BET、XRD、SEM、XRF等方法对微观结构进行考察.在SCR脱硝试验装置上测试各种条件下催化剂的性能,并与结构类似的商业催化剂进行对比.通过试验发现,在空速比(SV)为4 000 h-1、NH3/NO=0.9～1.0、300～400 ℃范围内,自制催化剂的NO脱除率、SO2氧化率、N2O生成率和氨逃逸量,与商业催化剂相比性能接近,基本达到商业应用的要求.在水蒸气含量超过5%时对NO脱除率影响不大,因此催化剂适用于实际烟气.试验中未观察到SO2对NO脱除的促进作用.自制催化剂结构强度低于商业催化剂,有待进一步改进.     

SO2氧化对SCR法烟气脱硝的影响

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,并通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征,在固定床反应器中以不同的烟气组成研究SO2对催化剂脱硝性能的影响.结果表明,进气中含有SO2将降低NO的脱除效率,同时也会减少N2O的生成,而NO的存在抑制了SO2催化剂上的氧化.对600 MW电厂的SCR反应进行估算发现,空气预热器中NH4HSO4的生成量较大.     

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.     

Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢工艺条件的研究

采用沉积沉淀法制备了Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,在连续流动的固定床反应器内,进行了二甲醚水蒸气重整制氢反应的研究,考察了还原温度、反应温度、系统压力、气体空速以及催化剂的粒径大小等工艺条件对Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢反应性能的影响。实验结果表明,较优的工艺条件为:催化剂还原温度为400℃,粒径为0.45～0.90mm,反应温度为350℃,常压,气体进料空速为3240mL.(gcat.h)-1。     

介孔TiO2为载体的V-W-Ti催化剂及其脱硝性能

针对燃煤电站锅炉烟气脱硝的主流工艺选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR),设计了具有介孔载体结构钒-钨-钛体系(V-W-Ti:V2O5-WO3/TiO2)催化剂.研究了TiO2载体的晶型、介孔结构、表面形貌对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:采用不同模板剂制备得到的TiO...     

Li2O对Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂表面酸性与MCH脱氢性能的影响

利用吡啶吸附-IR、NH3吸附-脱附、原位热重积碳等技术并结合MCH的脱氢活性试验，研究了Li2O对工业Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂的表面酸性及MCH脱氢性能的影响。结果表明，Li2O能有效地调变催化剂的表面酸性，降低其表面酸中心特别是强酸中心的数目；MCH脱氢反应的积炭量随Li2O含量的增加而减少，当Li2O含量为0.4w%时催化剂的高温稳定性可取得较好的结果。     

Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢

采用草酸盐胶态共沉淀-机械混合法制备了一系列Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂,考察了CuMn摩尔比及助剂La、Al、Fe、Zn等对Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢的催化性能的影响,并结合热重-差热扫描量热分析(TG-DSC)、N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)等表征手段研究了助剂La的添加对Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂微观结构的影响.研究表明:当Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂中Cu/Mn摩尔比为1/2时,催化剂具有较高的初始活性;添加La、Al、Fe、Zn等助剂均不同程度地提高了Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂的稳定性,其提高顺序为:La>Al>Fe>Zn;适量La的添加可以起到隔离和分散铜的作用,能阻碍活性组分的聚集长大,有助于活性组分细化,并增加表面高分散CuO的量,同时增强Cu-Mn以及金属铜和载体之间的相互作用,防止铜的团聚,从而提高催化剂的活性及稳定性.     

CuO-ZnO/γ-Al_2O_3催化剂分解N_2O的性能研究

以CuO为活性组分、ZnO为助剂、γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列CuOZnO/γ-Al_2O_3型直接分解N_2O催化剂,考察了活性组分和助剂含量、烟气工况对催化剂分解N_2O活性的影响,开展了催化剂的稳定性测试,并对催化剂进行了表征.结果表明:CuO质量分数为15%时催化剂的分解活性最高,ZnO助剂的掺入可以明显提高催化剂对N_2O的转化率,烟气中O2和H_2O的存在则会抑制催化剂的活性.15Cu-30Zn/γ-Al_2O_3催化剂在650℃、空速为21 000h~(-1)、含O_2和H_2O的烟气条件下,在100h的连续测试中,N_2O转化率稳定维持在90%以上,具有良好的高温抗氧和抗水蒸气抑制性能以及稳定性.     

WO_3/TiO_2-ZrO_2催化剂的高温脱硝性能

以复合氧化物TiO_2-ZrO_2为载体、WO_3为活性组分,制备了适用于高温烟气(500℃以上)脱硝的WO_3/TiO_2-ZrO_2型SCR脱硝催化剂,对催化剂进行了XRD表征,并考察了复合载体的组成、WO_3质量分数和高温焙烧处理对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:WO_3/TiO_2-ZrO_2催化剂具有很好的热稳定性,经800℃高温处理后晶相结构保持不变且脱硝效率仅有微弱下降;WO_3质量分数为20%、钛锆比为7∶3和0∶10的2种催化剂具有较好的脱硝性能,能够适用于高温脱硝反应.     

N2O在锰系低温催化剂上的生成途径

实验对比了由浸渍法、共沉淀法以及溶胶凝胶法制备的锰系低温催化剂在选择性催化还原(SCR)反应中的差异,发现溶胶凝胶法制备的催化剂在整个测试区间内都具有最高的脱硝效率,但是也有最多的 N2O 生成。针对溶胶凝胶法,进一步研究了N2O在SCR过程中的生成情况。发现N2O主要来源于NH3的直接氧化以及NH3和NO的反应,后者为N2O的主要生成途径。添加Ce、V后,随着反应温度升高,NH3的直接氧化逐步成为N2O主要来源。     

SCR烟气脱硝效率及催化剂活性的影响因素分析

分析了影响选择性催化还原法烟气脱硝性能的主要因素,重点分析了脱硝效率及催化剂活性随反应温度、NH3/NOx摩尔比、入口NOx浓度等参数的变化规律.