蜂窝陶瓷负载Pd基整体式催化剂制备及催化燃烧性能

以拟薄水铝石和活性氧化铝粉为原料,通过添加胶溶剂、表面活性剂等助剂制备氧化铝涂层浆液,分别对堇青石蜂窝陶瓷载体和预先涂覆氧化硅的蜂窝陶瓷载体涂覆氧化铝涂层,负载活性组分制备Pd基整体式催化剂。考察载体涂层、表面活性剂种类、反应空速对催化剂催化乙烷燃烧活性的影响。结果表明,适宜的表面活性剂及双涂层结构的载体有助于提高催化剂活性。经310 h寿命实验,乙烷脱除率可达99.9%以上,表明制备的Pd基整体式催化剂具有良好的乙烷催化燃烧活性和稳定性。     

CO在成型催化剂上脱除NOx的反应动力学模型

采用实验和模拟相结合的方法研究了NO_x在固定床反应器中的吸附还原过程。选取商业常用的堇青石和TiO₂为主要的成型催化剂基体材料，以铜铁铈复合型金属氧化物为活性成分，制备了蜂窝成型催化剂，对蜂窝催化剂的吸附性能和脱硝还原活性进行测定。建立了固定床反应器中CO脱除NO_x的反应动力学模型，由于CO法脱硝反应的解耦分解，脱硝反应模型也由吸附模型和还原模型组成。吸附模型由固相和气相的微分质量平衡方程建立，还原模型由一组微分方程组成。通过固定床NO_x吸附曲线和不同温度下NO_x的转化率对模型中的关键参数进行了拟合，得到了CO在成型催化剂上脱除NO_x的反应动力学模型，该模型与实验数据吻合较好。在此基础上，模拟了其他条件下吸附过程的穿透曲线和还原反应的转化率。此模型能较好地揭示CO在蜂窝催化剂上还原NO_x的反应动力学，为CO法成型催化剂脱除NO_x的实验或者工程提供理论指导。     

涂覆型介孔炭/蜂窝陶瓷整体式催化剂制备及应用

以糠醇树脂为炭源制备涂覆型炭/蜂窝陶瓷(C/HC)整体式催化剂用于1,1,2,2-四氯乙烷气相催化脱HCl反应,通过添加聚乙二醇(PEG)和氢氧化钠对炭涂层的孔隙结构进行调节。扫描电镜和N2-物理吸附等表征结果表明,炭涂层在蜂窝陶瓷表面均匀涂覆,PEG的添加使炭涂层的孔隙结构从微孔向介孔转变,改变PEG相对分子质量、PEG添加量或碱浓度均可对炭涂层的介孔结构进行调节。C/HC整体式催化剂的催化性能由介孔炭涂层决定,介孔发达的C/HC整体式催化剂的活性要高于微孔活性炭催化剂。     

整体式蜂窝陶瓷型分子筛吸附剂的吸附性能研究

以HZSM-5(280)分子筛为吸附剂,添加玻璃纤维、黏合剂制备涂层浆液涂覆在蜂窝陶瓷载体上制成整体式蜂窝陶瓷分子筛吸附剂.涂覆工艺决定着整体化吸附剂吸附性能的好坏,同时涂覆量、VOCs类型也会对吸附性能有一定的影响.实验结果表明:涂覆量增大会延长吸附饱和时间,并降低吸附饱和容量;随着VOCs极性的增大,吸附剂的饱和吸附量随之增大.     

低浓度甲苯催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备

采用了一种改进后的方法制备了Pd基整体式蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂,以甲苯催化剂燃烧的反应评价了催化剂的性能,结果表明在蜂窝陶瓷载体表面涂覆氧化铝涂层能够明显提高催化剂的催化活性,改进后的涂覆和浸渍方法更加有利于涂层和活性组分的均匀分布。催化剂BET表征结果表明,在制作氧化铝涂层时添加造孔剂能够有效提高比表面积和改善孔道结构。催化剂Pd质量分数含量为0.03%,涂层的质量分数含量为1%~4%,在空速约34000 h~(-1),甲苯浓度为3 g/m~3或5 g/m~3的条件下,较优的催化剂上甲苯起燃温度T10低于220℃,甲苯转化率大于99%。     

面向烟气NOx净化与回收的新型吸附工艺

合理高效的吸附工艺是决定吸附法净化和回收烟气中NO_x工业可行性的关键工艺环节。提出一种通过外部补充气体实现固定床循环体空间内多次循环解吸NO_x的新型吸附工艺（GVTSA）。基于该工艺,采用Na-ZSM-5分子筛作为吸附剂,以某钢厂烧结机脱硫后烟气为原料（组分）进行了NO_x吸附回收实验研究。结果表明,GVTSA工艺相较传统吸附工艺（TSA工艺、VSA工艺）可获取更高的NO_x回收量,在优选条件下（220℃,-50 kPa）,NO_x回收率达到90%,解吸气中NO₂浓度由原料气的36 mg·m^-3提升到2%以上,NO_x循环吸附量可达0.10 mmol·g^-1,16次吸脱附循环稳定。研究结果可为烟气NO_x治理与资源化工业应用提供参考。     

被动NOx吸附剂在柴油车冷启动排放控制中的研究进展

机动车尾气是氮氧化物（NO_x）重要来源之一,常见柴油车尾气NO_x处理技术对冷启动阶段NO_x减排效果较差,被动NO_x吸附剂（PNA）应运而生。PNA可低温吸附存储NO_x、高温脱附释放NO_x,释放的NO_x经过下游NO_x处理单元[选择性催化还原（SCR）或NO_x储存还原（NSR）]被彻底净化。本文综述了近年来PNA材料在低温冷启动过程中净化NO_x的研究进展,对不同类型PNA材料进行结构及性能比对,其中Pd/分子筛表现出良好的低温NO_x吸附-脱附性能、抗硫性以及水热稳定性,成为PNA优选。深入讨论了Pd/分子筛存储NO_x机制以及影响因素。此外,分析了PNA在低温吸附-脱附NO_x中面临的问题并展望其前景,指出提高具有优异抗水性能的NO_x吸附位点数量及Pd物种分散程度是开发高性能PNA的重要前提。     

Ce-MnOx低温净化氮氧化物和一氧化碳的催化性能研究

为协助工业界实现碳达峰与碳中和的目标,聚焦于低温烟气中氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）的协同脱除,以铈（Ce）和锰（Mn）的无机盐为前驱体,采用共沉淀法、机械球磨法、溶液燃烧法和溶胶-凝胶法制备了Ce元素改性的Mn基氨选择性催化还原（NH₃-SCR）/一氧化碳（CO）氧化双效纳米催化剂。使用固定床-在线质谱/色谱测试系统对催化剂性能进行了评价,并利用X射线衍射、氮气-物理吸附等表征手段对Ce-MnO_x纳米催化剂进行了表征分析。结果表明,反向共沉淀法制备的催化剂具有最优的NO_x和CO协同脱除性能,在100 000 mL/（g·h）的高空速条件下,140 ℃以上能够实现CO净化率超过85%,100 ℃以上能够脱除气体中80%以上的NO_x,且运行20 h后仅出现微弱的性能衰减。其活性组分为具有高比表面积（100 m²/g以上）的CeMnO_x,因此能够吸附更多气体进行反应,表现出优异的催化性能。     

整体式Cu-ZSM-5蜂窝催化剂的制备及应用研究

为解决现有涂覆式催化剂涂层易脱落、低温条件活性差以及易造成环境污染的问题,开发了基于共混挤出法制备的整体式Cu-ZSM-5蜂窝催化剂,并用于甲苯催化燃烧反应。结果表明:最优原料配比为ω(铝溶胶)=15%,ω(田菁粉)=5%,ω(羟丙基甲基纤维素)=4%,水粉比=0.8;整体式蜂窝催化剂中活性成分含量为70%时,蜂窝催化剂兼具优异的机械强度和催化活性。     

用于丙烷催化燃烧的PdxPty-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂

以ZSM-5分子筛、铝溶胶、硝酸钯、硝酸铂和水为原料制备分子筛浆料，采用真空抽提-一次涂覆法在堇青石蜂窝陶瓷载体表面制备出Pd_xPt_y-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂，考察了Pd负载量、ZSM-5分子筛的硅铝比和Pd/Pt质量比对整体式催化剂的丙烷催化燃烧性能的影响，并用超声波振荡、SEM、XRD、H₂-TPR和C₃H₈-TPD等手段对整体式催化剂进行了表征。当球磨时间为60 min，分子筛浆料固含量为38%时，整体式催化剂的涂层上载量可达到178 g?L^-1，涂层脱落率低于0.5%。Pd₂Pt₃-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂（贵金属总负载量为1.2 g?L^-1）对于丙烷的催化燃烧具有较好的催化活性（T₅₀=259℃，T₉₀=323℃）和稳定性，具有良好的工业应用前景，其中较低的ZSM-5分子筛硅铝比以及Pd和Pt之间的相互作用增加了对丙烷的吸附能力和表面活性氧物种的数量，从而提高了整体式催化剂的催化活性。     

Catalytic reduction system of NOx in exhaust gases from diesel engines with secondary fuel injection

Catalytic NO_x reduction system with secondary fuel injection was studied not only in a laboratory scale, but also in a large bench scale. Diesel fuel was injected before the catalyst bed, and the activity and durability of the catalyst for the NO_x reduction were tested. Using the fuel as a reductant, silver aluminate supported on alumina was selected as the most active and suitable catalyst. The resistance of the silver aluminate catalyst to SO_x was enhanced by the addition of a small amount of WO₃, MoO₃ and Pt. It was found from the engine bench test that NO_x conversion increased in proportion to the amount of aldehydes formed from the injected fuel in the exhaust gas. Thus, the secondary fuel injection into exhaust gas through a partial oxidation catalyst enhanced the NO_x conversion. At 450°C, the engine bench test exhibited maximum NO_x conversion of 75% and 45% at the SV of 15 000 and 70 000 h⁻¹, respectively.     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料,在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能,深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下,3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9,活性反应温度窗口为110~210℃,其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优,而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在,歧化态NO₂次之。同时,Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

Development of a catalytically assisted combustor for a gas turbine

A catalytically assisted low NO_x combustor has been developed which has the advantage of catalyst durability. This combustor is composed of a burner section and a premixed combustion section behind the burner section. The burner system consists of six catalytic combustor segments and six premixing nozzles, which are arranged alternately and in parallel. Fuel flow rate for the catalysts and the premixing nozzles are controlled independently. The catalytic combustion temperature is maintained under 1000°C, additional premixed gas is injected from the premixing nozzles into the catalytic combustion gas, and lean premixed combustion at 1300°C is carried out in the premixed combustion section. This system was designed to avoid catalytic deactivation at high temperature and thermal or mechanical shock fracture of the honeycomb monolith. In order to maintain the catalyst temperature under 1000°C, the combustion characteristics of catalysts at high pressure were investigated using a bench scale reactor and an improved catalyst was selected for the combustor test. A combustor for a 20 MW class multi-can type gas turbine was designed and tested under high pressure conditions using LNG fuel. Measurements of NO_x, CO and unburned hydrocarbon were made and other measurements were made to evaluate combustor performance under various combustion temperatures and pressures. As a result of the tests, it was proved that NO_x emission was lower than 10 ppm converted at 16% O₂, combustion efficiency was almost 100% at 1300°C of combustor outlet temperature and 13.5 ata of combustor inlet pressure.     

整体构件型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的制备和催化燃烧特性

为了解不同整体构件钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性,以不锈钢316L丝网和堇青石蜂窝陶瓷为基材,通过电泳沉积和浸涂技术在基材表面均匀涂覆γ-Al_2O_3粘合层,再在涂层表面负载钙钛矿型2.0%(wt)的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3活性组分.SEM表征发现100 nm左右的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3颗粒可以均匀、牢固地分散在不锈钢丝网和蜂窝陶瓷表面,经过550℃焙烧后无龟裂现象.超声振荡30 min后,活性组分损失率均小于5.0%(wt).甲苯催化燃烧测试表明,金属丝网型、蜂窝陶瓷型和颗粒型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂表现出相似的催化性能,但金属丝网具有更好的传质效果和热响应速率,更适合处理高空速、温度和浓度波动较大的有机废气.     

废钒钛基SCR催化剂的处置方法研究进展

当前中国燃煤发电量仍占总发电量很大比重,燃煤电厂会产生大量的氮氧化物,其会对人体和环境造成危害。因此,处理好燃煤电厂产生的氮氧化物十分重要。选择性催化还原（SCR）技术是控制氮氧化物排放的重要手段。而作为该技术的核心,大量的钒钛基SCR催化剂被应用到燃煤电厂氮氧化物的处理工艺中,对废弃的SCR催化剂进行妥善处理也成为了急需解决的问题。本文对相应背景下的文献进行了系统整理,介绍了催化剂再生处理工艺以及有价金属回收技术的最新研究,分析了与再生处理工艺以及有价金属回收技术优化相关的挑战,提出了有关如何开发高效催化剂再生处理工艺以及有价金属回收技术的建议,以推动该方向的进一步研究。     

Research progress of selective catalytic reduction of NOx at medium-low temperature

概述了国内外在中低温条件下开展的贵金属、分子筛、炭基及金属氧化物四大类选择性催化还原（SCR）催化剂的最新研究进展,为工业窑炉烟气催化脱硝提供催化剂研究前沿信息。分析了各类SCR催化剂的特点,特别是在改性、耐硫抗水及机理研究方面的工作。为了实现SCR技术在工业窑炉烟气中的应用,需充分利用各活性组分在中低温、耐硫、耐水等方面的突出性能,结合过渡金属氧化物对现有成熟SCR催化剂进行改性,提升中低温催化NO_x性能和抗中毒能力,将具有较好的研究和应用前景。