V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%~10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355~420 ℃的温度范围内NO脱除率为80%~85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。     

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%。     

焙烧温度对Mn-Cu/TiO2催化剂性能的影响

Mn-Cu/TiO2具有较大的比表面积、活性组分与TiO2强烈的相互作用、良好的氧化还原能力以及较高的吸氨能力。故将溶胶凝胶法制备的Mn-Cu/TiO2催化剂,应用于NH3低温选择性催化还原(SCR)脱硝技术。为提高该催化剂的活性和抗SO2中毒能力,研究了溶胶凝胶法焙烧温度对Mn-Cu/TiO2催化剂催化性能的影响,并通过吸附N2能力测试(N2-BET)、X射线衍射试验(XRD)、H2和NH3的化学吸附特性测试(H2-TPR、NH3-TPD)等多种手段对催化剂的理化性能进行表征。研究发现,在400℃下焙烧制备的催化剂拥有最佳脱硝活性和抗SO2中毒能力。     

基于过氧钛系的SCR低温催化剂性能研究

以工业级偏钛酸为原料制备过氧钛系溶胶(PTC)作为SCR催化剂载体前驱物,选取6种金属元素及其组合作为活性组分,研究SCR低温催化剂的性能。低于220℃时,所有催化剂的脱硝效率都随着反应温度提高而增加。对于单活性组分催化剂,最高脱硝效率依次为98.7%(Ce/TiO2)>92.4%(Mn/TiO2)>89.7%(Fe/TiO2)>83.6%(Cu/TiO2)>66.8%(Zr/TiO2),低于200℃时Mn/TiO2的脱硝性能最佳。因此,基于Mn/TiO2分别掺杂了Ce、Cu和W,最高脱硝效率依次为97.3%(Mn-Ce/TiO2)>93.9%(Mn-Cu/TiO2)>90.0%(Mn-Ce-Cu/TiO2)>86.1%(Mn-W/TiO2)。分别掺杂Ce或Cu都能提高Mn/TiO2性能,同时掺杂却会产生抑制。基于上述结果,进行了BET、SEM及XRD的表征。结果表明,自制载体为锐钛型纳米TiO2,比表面积较大;不同催化剂的低温脱硝性能相差较大,Mn-Ce/TiO2被认为是较有前景的活性组分组合。     

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。     

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.     

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。     

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%。     

蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（NH3/NO、水蒸汽等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO2的氧化率和氨逃逸量的影响。发现自制蜂窝状催化剂在空速比（SV）小于3500h-1、NH3/NO在 0.9~1.0、温度320~420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求，低含量（低于2％）水蒸汽可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸汽对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸汽的加入会使NO脱除温度窗口拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。     

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。     

微波制备3V5Mn5Ce/TiO_2烟气脱硝催化剂实验研究

采用微波辐射干燥制备3V5Mn5Ce/TiO2脱硝催化剂,考察反应条件对其脱硝活性的影响,并运用XRD、SEM和BET手段对催化剂进行了表征;通过NH3、O2和NO的瞬态响应实验探讨此催化剂的SCR反应机理。结果表明,催化剂具有较好的SCR脱硝活性,空速30000 h-1,220℃时脱硝效率达到93.9%;微波干燥能够增大催化剂的比表面积,减轻粒子的团聚,使晶粒变小,分布更加均匀,提高催化剂的SCR活性;瞬态响应实验表明在此催化剂上进行的SCR脱硝反应遵循E-R机理。     

SCR催化剂在火电厂的应用

催化剂是选择性催化还原脱硝(SCR)系统的核心组成部分,催化剂性能的优劣直接关系到脱硝效率和经济性。现对3种不同结构形式的SCR催化剂进行性能比较,介绍了各种金属氧化物在催化脱硝过程中的作用。在SCR催化剂的运行过程中,分析了温度、氨氮摩尔比等参数对催化剂性能和寿命的影响。根据SCR系统的运行特点,提出了飞灰磨蚀、催化剂堵灰、碱金属和砷中毒、烧结是造成催化剂失活的主要原因。     

陶瓷催化过滤器制备及其脱硝性能研究

采用溶胶凝胶法在陶瓷过滤器上负载TiO_2载体,再负载脱硝活性组分V_2O_5,制备出具有催化功能的V_2O_5-TiO_2陶瓷催化过滤器;采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、化学吸附仪等手段对制备的陶瓷催化过滤器进行了表征;不考虑飞灰颗粒影响,在模拟烟气条件下对制备的陶瓷催化过滤器进行了脱硝性能研究,分析了TiO_2负载次数和负载量、V_2O_5负载量、表面速度、氨氮比等对陶瓷催化过滤器脱硝性能的影响,并考察了表面速度以及氨氮比对陶瓷催化过滤器脱硝性能的影响。结果表明:脱硝催化剂均匀负载在陶瓷过滤器上;负载1次TiO_2载体(即TiO_2质量分数为3%)可以获得最大的过滤器比表面积,有利于负载活性组分;温度为340℃,烟气流量为0.5L/min,V_2O_5负载量为10%时陶瓷催化过滤器的脱硝活性最高,达到80%左右。该结果为进一步研究和优化陶瓷过滤器负载脱硝催化剂提供了依据。     

钒钛基SCR催化剂K中毒酸洗再生研究

以国内某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,对采用浸渍法模拟K中毒的催化剂进行酸洗再生,对再生前后的催化剂进行结构表征,并结合SCR脱硝模拟实验对催化剂表观活性进行评价,分析酸洗对再生催化剂性能的影响。结果表明:酸洗后催化剂活性接近新鲜催化剂,这与催化剂表面吸附氧得到一定程度的恢复有关;酸洗可有效洗去催化剂表面的毒性元素K,而不改变催化剂晶体结构;红外显示Brφnsted酸位是SCR反应NH3的活性吸附位。催化剂经酸洗后酸性位得到部分恢复,但其强度降低,稳定性下降。     

燃煤电厂运行中脱硝催化剂的性能检测评价与分析

选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂的性能直接影响SCR脱硝系统的脱硝效率和运行状况。对某燃煤电厂SCR脱硝装置系统运行28 000 h催化剂的外观、理化特性和工艺特性进行了检测与分析。结果表明,该催化剂整体性能保持较好,但其活性与新催化剂活性之比K/K₀值已低于催化剂化学寿命期满时的阈值,为满足脱硝系统的达标排放,需及时更换催化剂或对催化剂进行再生处理。根据运行中脱硝催化剂的性能检测与分析结果,对脱硝系统的优化和经济运行提出了合理的建议。     

燃煤电厂实际烟气脱硝催化剂性能检测中试平台建设与应用

为准确掌握SCR(选择性催化还原)脱硝催化剂各阶段时期脱硝性能,合理地对脱硝催化剂进行全寿命管理,依托某发电厂3号机组搭建了利用发电厂实际烟气的SCR脱硝催化剂性能检测和寿命管理中试平台,以在国内某装机容量为330 MW的燃煤机组脱硝系统上运行20 000 h的脱硝催化剂和与其结构、成分相同的新鲜脱硝催化剂作为样本,在该中试平台进行脱硝效率、氨逃逸率、 SO2/SO3转化率、压降等性能指标的检测,可为发电厂脱硝系统的应用性、安全性和经济性提供保障。     

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。     

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。     

SCR脱硝系统催化剂性能预测方法及实践

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统催化剂运行时间延长后,受飞灰堵塞、冲蚀和化学中毒等影响,活性逐步降低,脱硝性能逐渐降低,需要进行催化剂性能预测以指导催化剂的增加或者更换。基于实验室测试条件,催化剂活性测试结果并不能完全反映脱硝反应器的实际情况,为此,提出利用脱硝系统现场性能测试数据对实验室数据加以修正的方法,即把催化剂的实验室测试数据来掌握催化剂活性下降的速度,而脱硝系统的现场测试数据用来掌握反应器实际的脱硝性能,并以某1 000 MW机组脱硝系统催化剂性能预测的实践例子,来说明SCR烟气脱硝系统催化剂的科学管理。     

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。