溶胶-凝胶法制备颗粒状催化剂低温SCR脱硝性能

采用溶胶凝胶法制备了Mn-Ce/Ti O2催化剂,并将其用于低温NH3选择催化还原NO的反应(NH3-SCR),考察了反应温度、空速、氧气浓度、氮氧化物浓度和氨氮比等反应条件对催化剂性能的影响。结果表明,NO入口浓度为800~1 600 mg/m3时,催化剂活性受NO初始浓度的影响较小。反应温度和氨氮比对NO转化率影响显著,100~150℃温度范围内,NO转化率随温度升高快速上升;当[NH3]/[NO]1.1时,随着[NH3]/[NO]的增加,NO转化率很快上升。反应体系中适当的O2浓度可促进NO还原为N2。空速大于10 000 h-1时,NO转化率随着空速的增大而降低。     

氧化镁基催化剂及脱硝性能研究

为控制燃烧烟气中NOx的污染,对共混合方法制备的氧化镁基催化剂进行烟气直接催化分解法脱硝实验研究,分析模拟烟气脱硝塔内温度及床层高度及氧气浓度、NO浓度和空速对脱硝效率的影响.研究表明:氧化镁基催化剂可以采用直接催化分解法对烟气脱硝,脱硝率85%～95%,氧化镁基催化吸附剂组成为氧化镁、固化剂、添加剂;脱硝的床层高度4～5 cm,脱硝反应温度130～170℃,烟气空速2 500～3 000 h-1;研究推测出氧化镁基催化剂存在活性缺陷,并对脱硝机理进行了初步分析.     

全硅β分子筛催化氧化NO性能研究

针对NO氧化催化剂抗水汽性差、活性温度高等问题,本研究采用疏水型全硅β分子筛为催化剂,在NO进口浓度为0.05%(体积分数)、O2浓度为20.7%(体积分数)条件下,考察了反应温度(20~60℃)、相对湿度(0%~100%)、空速(360 h-1~20 000 h-1)等因素对NO催化氧化的影响。研究结果表明,随着反应温度升高,干气和湿气下NO氧化率都下降,低温有利于NO氧化;在20℃,空速为20 000 h-1条件下,相对湿度从0%增大到100%时,NO氧化率从49%下降到34%。反应温度升高会抑制水汽对NO氧化的影响。240 h催化剂稳定性实验结果表明,在30℃,NO进口浓度为0.05%,空速为7 200 h-1时,干气和饱和水汽下的NO氧化率分别能稳定地维持在67%和56%水平,说明全硅β分子筛即使在饱和水汽下也具有良好的稳定性及抗水汽性。     

Ce-Sn-W-O_x催化剂的配伍优化及脱硝影响因素

采用共混热解法制备系列Ce-Sn-W-Ox复合氧化物,用于NH3选择性催化还原NO。通过正交实验优化CeSn-W-Ox配方,采用环境扫描电镜(ESEM)、X-射线衍射仪(XRD)等表征分析催化剂的微观形貌和固相结构,确立Ce-Sn-WOx最佳配比及结构形貌。结果表明,以粒度为5~8 mm的堇青石瓷片担载分散Ce-Sn-W-Ox,进行NH3-SCR脱除NO,当Ce/Sn/W元素摩尔比为1∶0.8∶0.6时,Ce Sn0.8W0.6Ox/堇青石NH3-SCR脱除NO效果最好。当空速为7 200 h-1,催化剂在252~426℃内脱除NO效率均大于94%。重点考察了反应空速(GHSV)、水蒸气(H2O)、SO2等对Ce Sn0.8W0.6Ox/堇青石NH3-SCR脱除NO活性的影响。研究表明,空速低于10 000 h-1时,催化剂脱硝活性受空速影响小;单独通入5%H2O对催化剂脱硝活性基本没有影响;单独通入429 mg/m3SO2导致催化剂活性略有降低;同时通入429 mg/m3SO2和5%H2O,催化剂脱硝活性下降至85.33%,除去SO2和H2O后,催化剂活性又能明显回升。     

DOC系统催化性能的仿真和分析

以Langmuire Hinshelwood机理为理论依据,基于MATLAB/Simulink建立DOC系统的数值计算模型,研究不同参数(如空速、氧气浓度、NO2/NOx比例)对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)转化效率的影响,并对部分工况进行了实验研究,从而验证数值模型的准确性。结果表明,空速的降低可以增大DOC对CO、HC、NO的氧化性能,这是由于排气在催化器内的反应时间增长。当排气温度为225~300℃时,减小空速对增大HC的氧化效率效果明显,当排气温度在175~450℃范围内,减小空速对增大NO的氧化效率影响明显;当O2浓度低于1%,排气温度在175~250℃时,CO转化效率增大,在250℃之后均接近100%。当O2浓度为10%时,温度的变化对CO的转化效率影响很小。当O2浓度大于1%时,温度的变化对NO的氧化效率影响较大;当排气温度在300~550℃时,NO2/NOx比例的变化对NO的转化效率影响较大。降低排气中NO2/NOx比例,能够在排气温度高于300℃时,明显提高NO的转化效率。     

微波辐照活性炭还原氮氧化物

为提高烟气脱硝效率,构建了微波辐照活性炭还原氮氧化物体系,通过对微波功率(温度)、反应空速、NO浓度、活性炭种类及粒径等影响因素的考察,研究了微波辐照活性炭还原NO体系的性能,通过反应动力学实验确定了活性炭还原NO反应的速率方程。研究结果表明,增大微波功率、减小反应空速均会提高NO还原效率,而改变NO浓度、活性炭种类以及粒径对NO还原效率无明显影响,微波功率为800 W,反应空速为2 000 h~(-1)时,对2 412 mg·m~(-3)的NO去除率可达99.8%,当NO浓度增至29 000 mg·m~(-3)时NO还原效率仍高达98.2%。通过反应动力学研究确定了反应的速率方程,其中反应级数为0.568 3,反应速率常数为14.71 s~(-1)。     

过渡金属氧化物催化氧化NO实验研究

采用沉淀法制备出一系列过渡金属氧化物催化剂,在内径为10 mm的固定床反应器中考察其对低浓度NO的催化氧化活性,催化反应活性顺序为:MnCrCoCuFeZn,并考察了以锰为活性组分采用低温固相法、流变相法和浸渍法制备的催化剂催化氧化NO的活性。实验结果表明,采用流变相法和低温固相法制备的锰氧化物催化剂,在反应温度150℃,NO浓度为5×10-4,O2为3%,N2为平衡气,空速51 000 h-1条件下,NO转化率分别为65%和57%;采用浸渍法制备的Mn/TiO2-10%催化剂,在反应温度200℃,空速相同的条件下,NO转化率为47%。     

Ce掺杂TiO2-V2O5-WO3催化剂在水泥窑脱硝中的应用

以经Ce掺杂后的TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂为材料,在新型干法水泥生产线窑尾布袋除尘器后进行了低温选择性催化还原(SCR)脱硝中试试验。结果表明,掺杂Ce降低了TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂的起活温度。当烟气流量为10 000m~3/h(空速约5 000h~(-1))、氨水流量为5L/h、烟气温度超过150℃时,脱硝效率可达50%以上。SCR脱硝系统中,5 000h~(-1)空速设计是可行的。Ce适宜作为TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂低温改性助剂。     

炼焦炉应用SCR烟气脱硝的中试研究

随着国家环保新标准的发布,焦化炉烟气的NOx排放将会得严格的控制。结合神华乌海能源有限公司6#炉侧线烟气脱硝中试项目,介绍了SCR脱硝技术原理、中试实验的工艺流程;测试了实验过程中反应温度、不同空速以及氨氮比对脱硝效率的影响;同时对中试系统的稳定性进行了为期4 d的连续测试。在实际烟气中开展的中试实验为焦化炉SCR脱硝技术的研究分享了一手数据及经验。     

γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂低温催化臭氧氧化NO

利用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂,考察了掺杂元素种类,掺杂元素与Mn元素摩尔比以及煅烧温度对NO低温(100℃)催化氧化活性的影响,并对催化剂在有SO_2或H_2O的烟气中的稳定性进行了探究。结果表明,掺杂元素为Ce,Ce/Mn=0.4,煅烧温度为500℃条件下制备的催化剂NO催化活性最佳,在NO体积浓度为500×10~(-6),臭氧浓度为20.9 mg·L~(-1),n(O_3)/n(NO)=0.2,反应温度为100℃,模拟烟气总流量为1.0 L·min~(-1),模拟烟气相对湿度为4%的条件下,NO的转化率最高可达70%。此外,还对催化剂在不同条件下的稳定性和活性恢复情况进行了探究。实验最终实现了在低O_3浓度条件下达到较高NO转化率的目的,为烟气脱硝提供了一种具有应用潜力的新技术。     

SiO_2掺杂对V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备TiO_2-SiO_2载体,浸渍法制备出V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂,利用BET、FESEM、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征,研究催化剂的理化性质。以NH_3为还原剂,考察反应温度、SiO_2掺杂量、焙烧温度、空速和使用时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂最佳反应温度在250~350℃。SiO_2掺杂能提高活性组分V_2O_5和WO_3在载体表面的分散性,制备出的催化剂具有更大的比表面积和更宽的温度区间,提高脱硝活性及稳定性。SiO_2掺杂量对催化剂性能影响较大,制备的催化剂中,TiO_2/SiO_2=2显示了最大催化活性,脱硝率均在60%以上,TiO_2/SiO_2=0.5制备的催化剂稳定性最差。焙烧温度对催化剂性能也有影响,焙烧温度在500和600℃时,最低脱硝率为58%和23%,最佳焙烧温度为400℃,脱硝率均在80%以上,具有优越的脱硝性能。实验结果还表明,空速对V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂的影响不大,在20 000 h~(-1)空速下催化剂的使用时间对脱硝率的影响也不大,48 h内能保持在99%左右,非常稳定。     

用于臭氧氧化烟气脱硝与烟气余热回收的一体化实验台

锅炉烟气中的NO_x是大气污染的重要原因之一。针对燃气锅炉NOx超低排放的要求、以及烟气中大量余热被浪费的现状,提出了烟气脱硝与余热回收一体化的新方法,搭建了一体化实验台,在逆流式烟气喷淋塔中,进行了采用臭氧氧化烟气脱硝、并同时回收烟气余热的实验研究。研究了O_3/NO摩尔比、液气比、碱液吸收对脱硝效果的影响,并对脱硝与余热回收的耦合关系进行了分析。在实验室实验的基础上,进一步进行了实际工程的中试研究。结果表明,烟气脱硝与余热回收一体化是可行的,实验台实验中,当烟气温度为83.0℃、喷淋水温度为46.4℃、液气比为14.8 m~3·L~(-1)、O_3/NO摩尔比为1.6时,脱硝率为30%,同时回收烟气余热量18.5 kW。     

负载型磷酸氧钒低温脱硝催化剂的制备及其抗硫抗水性能

针对目前低温脱硝催化剂抗硫抗水性较差的不足,以TiO_2为载体负载活性组分V_2O_5,利用磷酸调控表面酸性,制备了磷酸氧钒催化剂VPO/TiO_2,并实验研究了SO_2和水蒸气对其脱硝活性的影响。结果表明:控制P与V的摩尔比为1/5,活性组分(VPO)负载量为10%,焙烧温度为400℃时,催化剂脱硝性能最好,180～400℃温度范围内脱硝率高于98%;反应温度为200℃,烟气中SO_2体积分数为200×10~(-6)～800×10~(-6)和水蒸气体积分数为4%时,催化剂的活性无明显下降。添加磷酸能够促使催化剂表面生成VOPO_4、(VO)_2P_2O_7及V~(4+)/V~(5+)氧化还原电对,提高了催化剂的低温脱硝活性。磷酸可增强催化剂的表面酸性,减少了SO_2的表面吸附及其与活性组分的反应。另外,催化剂表面以介孔为主,可提高未被水分子占据的活性位点量,FT-IR图谱显示抗硫抗水测试后的VPO/TiO_2表面未发现有硫酸根生成,VPO/TiO_2表现出较强的抗SO_2和水蒸气毒化的性能。负载型磷酸氧钒催化剂具有较高的脱硝活性和较强的抗硫抗水性能。     

反应条件对Cu/Ni/Fe类水滑石去除CS_2的影响

采用共沉淀法合成Cu/Ni/Fe三元类水滑石衍生氧化物作为催化剂,从反应温度、空速、进口浓度、氧含量和相对湿度等方面考察了该催化剂对二硫化碳(CS_2)催化水解性能的影响以及不同反应条件对催化剂硫容的影响。实验结果表明:当反应温度为60~70℃、反应空速为2 000~4 000 h~(-1)、进口浓度为100~340 mg·m~(-3)、相对湿度为0.47%~0.67%时,该催化剂具有较高的脱硫效果和工作硫容;O_2含量的增加促进了水解产物H_2S氧化为硫酸盐,进而堵塞催化剂的碱性位,加快了催化剂中毒失活;H_2O和CS_2之间存在竞争吸附,一定含量的水蒸气有利于CS_2的水解反应,而过高含量的水会阻碍水解反应的进行,导致催化剂失活。     

钒硅催化脱硫脱硝的研究

考察了经10% H2-90% Ar(体积分数)还原的钒硅催化剂在固定床石英玻璃反应器中的脱硫脱硝活性,研究了反应温度、SO2/NO摩尔比及O2浓度对SO2和NO脱除率的影响.结果表明,还原后的钒硅催化剂的平均NO脱除率提高了15%左右;反应温度对脱硫脱硝影响较大,当温度为400℃以上时SO2和NO脱除率基本保持稳定;SO2/NO摩尔比为2和5时,钒硅催化剂的NO脱除率较高;模拟烟气中有O2条件下的脱硫脱硝活性明显高于无O2条件,O2体积分数为6.00%时SO2和NO脱除率达到最大.     

燃煤烟气低温SCR脱硝中试研究

低温选择性催化还原(SCR)脱硝是国内外脱硝技术研发的热点,但目前主要集中在实验室小试范围,无法完全反映催化剂在实际烟气中的运行状况。在30 t/h循环流化床燃煤锅炉脱硫除尘装置后建设了2 000~5 000 m3/h的SCR脱硝中试装置,经系统研究发现,中试使用的蜂窝式催化剂对SO2和NO具有很强的吸附能力,且反应温度、喷氨速率和气体空速均会影响催化脱硝效率。为期5 d的连续运行实验结果表明,催化剂的脱硝效率一直稳定在30%~50%,并未发现明显的失活,这证明设计除雾除尘器、较大的混合器、混合器与反应器间较长的管路均有利于缓解催化剂因SO2、H2O和飞灰中的碱性金属导致的失活。     

Ti-Si-O_x脱硝催化剂载体的组分优化及其性能研究

采用挤出成型法制备系列Ti-Si-O_x复合氧化物催化剂载体,研究了Ti-Si-O_x催化剂载体组分配比、酸量、比表面积与脱硝性能和抗压强度的关系。采用XRD、Raman spectra、N_2-BET、Py-IR以及XPS等表征技术对催化剂载体进行表征。结果表明:Ti/Si元素摩尔比为9∶1时Ti_(0.9)Si_(0.1)O_x催化剂载体的轴向抗压强度适中且脱硝催化活性最高;在5 000 h~(-1)空速条件下,催化剂载体最高脱硝活性在400℃时达到99.0%且起燃温度降至260℃;另外,Ti_(0.9)Si_(0.1)O_x催化剂载体的比表面积为75.4 m~2·g~(-1),介孔最可几分布为8.1 nm,轴向抗压强度为1.4 MPa,符合工业应用条件,即Ti-Si-O_x载体具有较好的工业应用前景。     

基于亚硫酰基催化剂的烟气脱硫脱硝

利用核心成分为亚硫酰基的官能团进行了燃煤电站脱硫脱硝一体化研究。利用臭氧将烟气中的NO氧化为NO2,易溶于水的NO2及SO2则与水、氧气、氨水反应,最终生成硫酸铵及硝酸铵可作为复合肥的原材料。使用催化剂能够降低臭氧的消耗量。避免诸如亚硫酸盐等副产物的生成。通过在集装箱内搭建小型实验装置可直接抽取实际烟气,烟气处理量达到100 m3·h~(-1)。针对烟气温度、催化剂浓度、催化剂类型、O3/NOx比例等参数对污染物脱除效率的影响进行了研究。结果表明,上述参数变化对脱硫效率影响有限,脱硫效率始终能够稳定在99%以上。烟气温度越低,脱硝效率越高;脱硝效率最高能够达到88%。此外,为了降低运行成本,采用双氧水替代臭氧进行烟气氧化,其脱硝效率能够达到68%。     

锰铜铈氧化物催化剂氧化NO性能及动力学研究

实验以TiO2为载体采用浸渍法制备CuOx/TiO2、CeOx/TiO2、CuCeOx/TiO2和MnCuCeOx/TiO2催化剂,考察这些催化剂氧化NO活性,探究Cu、Ce摩尔比和添加Mn元素对CuCeOx/TiO2催化剂氧化NO活性的影响,使用扫描电镜观察催化剂表面结构。研究发现,Cu、Ce元素配合后的CuCeOx/TiO2催化剂氧化活性明显好于单独含Cu、Ce的催化剂,当Cu、Ce摩尔比为Cu:Ce=1∶2时,CuCeOx/TiO2催化剂氧化活性最好,在NO浓度500×10-6,O210%,空速为24 000 h-1,350℃时,NO氧化度为0.62;添加Mn元素可以提高CuCeOx/TiO2催化剂低温氧化活性,250℃时,MnCuCe/Ti-3和MnCuCe/Ti-5催化剂氧化度为0.53和0.69,300℃时,MnCuCe/Ti-3和MnCuCe/Ti-5催化剂氧化度均为0.76;此外,实验还研究了NO在MnCuCe/Ti-3催化剂上反应的动力学方程。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al_2O_3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和比表面积测试仪(BET)研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134～469mg·m~(-3)区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100℃,空速3 336h~(-1),[NH_3]/[NO]为0.9,烟气量20m~3·h~(-1)条件下连续反应168h,其催化效率可以稳定保持在75%～80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H_2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H_2O后抑制作用消失。反应气中通入143mg·m~(-3)SO_2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO_2后活性不能恢复。同时通入143mg·m~(-3)SO_2和5%H_2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO_2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO_2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。