铜铈改性镁铝尖晶石作为助催化剂同时脱除FCC烟气中的SOx,Nox

为降低催化裂化烟气中的SO_x、No_x,采用溶胶凝胶法合成了Mg-Al尖晶石,并通过共胶法进行金属氧化物改性制备得到催化裂化烟气脱硫脱硝助催化剂。在小型固定床反应装置上考察了铜铈改性以及烟气中O₂含量对尖晶石脱硫脱硝性能的影响,并在小型提升管装置上考察了铜铈复合改性后尖晶石同时脱硫脱硝的性能。结果表明：经铜铈复合改性后的尖晶石脱硫活性最高,40min内仍能保持90.67%的SO₂脱除率;含铜尖晶石的脱硝性能最优,450℃后NO转化率达100%。烟气中O₂含量对脱硫有利而对脱硝不利,当O₂含量过高时,NO不能有效脱除。原位红外漫反射分析表明：含铜尖晶石良好的脱硝性能是因为其含有的Cu⁺对CO优异的吸附性能,O₂的影响在于其与CO的反应,导致CO消耗。提升管装置评价实验结果表明：主风量为0.6m³/h时,CuCe-MgAl脱硫效率为59.96%,脱硝效率为87.63%。当主风量为0.8m³/h时,脱硫效果提升至74.50%而失去了脱硝功能。     

CeO2表面氧化转移FCC烟气中SO2的反应过程

为提高Ce基脱硫助剂对石油加工过程中流化催化裂化（FCC）烟气深度脱硫效果,采用实验与密度泛函理论（DFT）探究了SO₂、O₂在CeO₂表面的反应过程。通过60℃、200℃反应温度下SO₂、O₂与CeO₂的反应,对反应前后CeO₂样品的XRD、IR、XPS谱图比较分析,探索S、Ce的价态变化和相对含量转变规律,从而推测SO₂可能的反应路径。基于密度泛函理论模拟构造了O₂单分子和SO₂、O₂双分子在CeO₂（111）和MgAl₂O₄（111）O空位表面可能产生的吸附构型;利用LST/QST方法搜索SO₂氧化反应过程,计算各步反应能垒。结果表明CeO₂（111）相比MgAl₂O₄（111）具有更好的SO₂催化效果,其中CeO₂在反应中起到了晶格O传递作用,并进一步推断SO₃的脱附过程是整个反应的速率控制步骤。     

CuO改性提高镁铝尖晶石脱除FCC烟气NOx性能的研究

为提高镁铝尖晶石脱除催化裂化烟气NOx的性能,采用共胶法对其进行CuO改性。采用小型固定床反应装置考察了不同CuO负载量改性镁铝尖晶石的脱硝性能;并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析(BET)等方法分析了CuO改性对镁铝尖晶石结构和脱硝性能的影响;基于密度泛函理论,分析了改性镁铝尖晶石表面NO还原机理;在中国石化清江石油化工重油催化裂化装置上考察了改性镁铝尖晶石的脱硝性能。结果表明,CuO负载量为4%时改性镁铝尖晶石的脱硝效果最优,330℃时NO转化率达到100%;高度分散态的Cu+是还原反应的活性中心,NO在Cu+上的双分子吸附和分解降低了还原反应的反应能垒;CuO改性镁铝尖晶石助催化剂在中国石化清江石油化工分公司重油催化裂化装置上使用结果显示,对烟气NOx脱除率达到约70%。     

铜铈改性提高催化裂化烟气脱硫助催化剂性能研究

为降低催化裂化烟气中的SOx,采用溶胶凝胶法合成了富镁Mg-Al尖晶石,并通过共胶法进行金属氧化物改性制备得到催化裂化烟气脱硫助催化剂。在小型固定床反应装置上考察了不同镁铝配比和CuO、CeO2改性对助催化剂脱硫性能的影响。结果表明：镁铝摩尔比为1:1的尖晶石脱硫活性最高,经铜铈复合改性后,40 min内仍能保持90.67% 的SO2脱除率。物相结构分析、XPS、Raman光谱等分析结果表明：CeO2的引入抑制了MgO-CuO固溶体的形成,使CuO在尖晶石中更好地分散,具有更高的催化氧化活性;CuO的引入使得CeO2晶格上产生了更多的氧空位,提高了CeO2对O2的吸附能力。助催化剂催化氧化活性的增强和氧吸附能力的提高促进了SO2氧化为SO3,更易被Mg-Al尖晶石吸附,使其具有更好的SOx脱除能力。