低温NH_3-SCR脱硝催化剂的研究现状与进展

高效催化剂的研制与开发是低温氨气选择性催化还原(NH_3-SCR)脱硝技术的核心。从活性组分(单一氧化物型、复合氧化物型)和载体(金属氧化物、碳基材料、分子筛)两方面详细介绍了低温NH_3-SCR催化剂,总结了其研究现状,并讨论了其抗水、抗硫性能及失活原因。指出在保证催化剂具有较高活性的同时提高其抗水、抗硫性能,是低温NH_3-SCR催化剂未来研究的重点。     

基于TiO2载体的锰铈系低温SCR脱硝催化剂研究进展

开发低温、高活性、高抗硫抗水性能的选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂已成为国内外的研究热点。综述了基于TiO2载体的锰铈系低温脱硝催化剂的脱硝性能,探讨了助剂掺杂改性、制备方法、反应条件等对催化剂脱硝性能的影响,总结了现有低温脱硝催化剂的技术难点,指出SCR催化剂的研究需要着重考虑以下几方面:深入研究催化剂的反应机理和中毒机理;研究催化剂的循环再生;探究拓宽催化剂温度窗口,使其适应不同的温度条件。     

SCR脱硝催化剂失活机理研究综述

在烟气脱硝系统中,选择性催化还原催化剂的中毒和再生是广泛关注的问题。从催化剂的烧结、As、Ca、碱金属中毒等方面阐述了SCR脱硝催化剂的失活机理。通过总结催化剂的各种失活机理,可以有针对性地根据锅炉特性、燃料特性以及飞灰的成分进行SCR脱硝系统的优化设计,制定防止选择性催化还原催化剂失活的措施,这对延长催化剂寿命,降低SCR脱硝系统的运行维护费用具有重要意义。     

Ce改性Fe-Mn/TiO2低温SCR脱硝催化剂硫中毒机理

以Ce改性Fe-Mn/TiO_2低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,通过活性测试和一系列表征技术对其低温抗硫性能及中毒机理进行探究。实验结果表明:当烟气中通入SO_2体积分数在0.02%以下时,Fe_(0.1)Ce_(0.07)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂呈现出良好的抗硫性,且停止通入SO_2时催化剂的脱硝活性可恢复至初始水平;当通入SO_2的体积分数增加至0.04%时,催化剂会发生不可逆失活。表征结果显示:(NH_4)_2SO_4在催化剂表面的沉积和活性组分锰氧化物的硫酸化(生成MnSO_4)是催化剂硫中毒的主要原因;中毒后的催化剂比表面积显著降低,氧化还原能力减弱;催化剂Lewis酸的酸性大幅度减弱是催化剂活性降低的重要原因。     

选择性催化还原废气脱硝技术

选择性催化还原（SCR）法是目前普遍采用的废气催化脱硝方法。详细介绍了SCR废气脱硝的原理、工艺流程、运行控制的主要影响因素如催化剂的活性、反应温度、氨气加入量等及工业应用实例。     

烟气脱硝低温选择性催化还原金属氧化物催化剂的研究进展

低温选择性催化还原(SCR)技术具有很高的脱硝效率。概述了低温SCR金属氧化物催化剂的制备方法和性能,分析了催化剂的失活原因和再生方法,探讨了催化反应的机理,并介绍了低温SCR技术在工业烟气脱硝中的应用案例。SCR催化剂未来的发展不仅要以低温下的高活性和高选择性为主要目的,还要考虑到催化剂的抗失活性能(如抗硫性和抗水稳定性)和操作温度范围,使其可广泛应用于不同的工况中,以满足我国日益提高的环保要求。     

复合载体对选择性催化还原催化剂低温脱硝性能的影响

采用浆液浸涂法在堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆Al2O_3-TiO_2-ZSM-5分子筛复合载体,并通过浸渍法负载活性组分Mn-Fe-Ce,制备了M/ATZ-CC选择性催化还原催化剂。考察了催化剂的低温脱硝活性和抗水性能,表征了催化剂的物性参数和氨-程序升温脱附性能。实验结果表明,M/ATZ-CC催化剂具有优异的脱硝活性和抗水性能,在反应温度为160℃、水蒸气加入量为10%(φ)、NO体积分数为0.1%、n(NH_3)∶n(NO)=1、O_2体积分数为3.0%、体积空速为3 000~10 000 h~(-1)的条件下,NO去除率在80%以上。表征结果显示,该催化剂的比表面积、孔径、弱酸酸量、中强酸酸量和总酸量得到了显著提高。     

制备条件对Mn-Fe/TiO2催化剂低温脱硝性能的影响

通过浸渍法制备了一系列Mn-Fe/TiO2催化剂,并采用XRD技术对其进行了表征,考察了锰前体种类、负载量（活性组分质量占载体质量的百分比）、Fe含量（Fe物质的量占活性组分物质的量的百分比）、焙烧温度等因素对催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响。实验结果表明：以乙酸锰为前体制备的催化剂的脱硝活性明显高于以硝酸锰为前体制备的催化剂;负载量的增加有利于脱硝活性的提高,而Fe的添加对提高催化剂的活性有重要作用,但Fe含量超过15%后,对催化剂脱硝性能的影响并不明显;焙烧温度超过650 ℃时会使活性组分的结晶度提高,导致脱硝活性的降低。在锰前体为乙酸锰、负载量为15%、Fe含量为15%、焙烧温度为500 ℃、焙烧时间为6 h、反应温度为200 ℃的条件下,Mn-Fe/TiO2催化剂的NO转化率约为95%。     

W火焰600MW超临界锅炉中SCR脱硝岛的设计要求

从分析W火焰炉燃烧机理入手,着重分析了选择性催化还原(SCR)脱硝原理、工艺流程、脱硝岛在W火焰炉上整体布置方案、催化剂及脱硝烟道优化设计对后续设备的影响.     

再燃法烟气脱硝技术

综述了再燃法烟气脱硝技术及其主要影响因素。通过对几种脱硝技术的分析比较，认为再燃脱硝是一种很有前景的脱硝技术，其投资和运行费用界于低NO。燃烧器和选择性催化还原技术之间，有喷氨条件下的先进再燃脱硝效率接近于选择性催化还原技术。总结了国内外对先进再燃脱硝技术各种参数影响条件的研究结果，并论述了该技术的应用要点。     

酒石酸改性活性炭对烟气脱硝钴氨吸收液中Co~(3+)的催化还原

废气中的NO和SO2可通过钴氨吸收液去除,但钴氨吸收液中的Co~(2+)易被氧化成Co~(3+)而失去脱硝能力。为了实现Co~(2+)的再生,采用酒石酸溶液对活性炭进行改性,提高其对Co~(3+)的催化还原能力,考察了活性炭催化剂改性及活化条件对钴氨吸收液Co~(3+)还原率及NO去除率的影响。实验结果表明:在酒石酸溶液浓度为1.5 mol/L、改性时间为18 h、活化温度为400℃、活化时间为4 h的条件下,改性活性炭的催化性能最佳;Co~(3+)还原率为67.5%,比原炭提高了11.9百分点;对应的钴氨吸收液的NO去除率为86.0%,比原炭提高了26.0百分点。pHpzc测定、Boehm滴定和BET表征结果表明,与原炭相比,改性活性炭酸性增强,羧基和内酯基含量增加,微孔数目增加,比表面积增大。这些表面特性的改变使改性活性炭的催化性能得到改善。     

硝酸尾气SCR脱硝技术的开发及工业应用

硝酸生产尾气脱硝是大气污染治理的重要领域。中国石化开发了硝酸尾气选择性催化还原(SCR)脱硝成套技术,主要包括FN-1型蜂窝状NH_3-SCR催化剂以及SCR反应器、气体分布器等关键设备和内构件。在中国石化南化公司270 kt/a硝酸装置上的工业化应用表明,SCR脱硝装置的入口NO_x质量浓度在200～400 mg/m~3,出口NO_x质量浓度低于20 mg/m~3,NO_x去除率大于95%,逃逸氨质量浓度低于1 mg/m~3,净化效果优于国家和地方的相关排放标准。     

Ni,Co掺杂对Mn-Ce/TiO_2催化剂脱硝活性的影响

以Ti O_2为载体,采用浸渍法制备Ni或Co掺杂的Mn-Ce/Ti O_2催化剂,用于烟气的选择性催化还原法低温脱硝。考察Ni或Co的掺加对Mn-Ce/Ti O_2催化剂活性的影响,并对各催化剂进行了BET,XRD,H_2-TPR,XPS表征。实验结果表明:在NO,NH_3,O_2的体积分数分别为6×10~(-4),6×10~(-4),6×10~(-2),空速为16 000 h~(-1)的条件下,Mn-Ce/Ti O_2、Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2和Mn-Ce-Co_(0.2)/Ti O_2催化剂的NO去除率在120℃时分别为38%,68%,74%,在150℃时分别为64%,92%,近100%,这表明掺加Ni或Co后Mn-Ce/Ti O_2催化剂的脱硝活性明显提高;在进气中加入体积分数为1×10~(-4)的SO_2后,Mn-Ce/Ti O_2催化剂的NO去除率在300 min内从98.2%下降至57.2%,而Mn-CeCo_(0.2)/Ti O_2和Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2催化剂的NO去除率分别为73.9%和69.8%,这表明Ni或Co的掺加有助于提高催化剂的抗硫性能。表征结果表明:Ni或Co的掺加基本不影响Mn和Ce在载体Ti O_2上的分散;Ce元素以Ce~(3+)和Ce~(4+)价态存在,且主要为Ce~(4+);催化剂的比表面积变化不大;Mn O_x与Ce O_x的结晶度降低,催化剂的氧化还原能力增强。     

烧结烟气选择性催化还原脱硝补热装置的优化

烧结烟气选择性催化还原（SCR）脱硝系统补热烟气与热风掺混的均匀性是保证系统脱硝效率的关键。为提高烟风掺混的均匀性,基于伯努利方程设计了等压热风掺混装置,采用数值模拟的方法对全系统流场分布特性进行了研究。结果表明：等压掺混方式可实现大截面、短距离烟道内烟风的迅速混合;SCR脱硝催化剂入口截面温度和氨氮摩尔比均匀稳定,优化后的温度场温度偏差小于±5 ℃,氨氮摩尔比相对标准偏差小于5%;出口NO_x含量为15~28 mg/Nm³,低于50 mg/Nm³的超低排放技术指标要求。     

CO还原脱硝反应锌铜双金属有机骨架催化剂的制备

采用离子交换法制备锌铜双金属有机骨架(Zna/HKUST-1,a=1/24,1/12,1/6,1/3,a为Zn与Cu的摩尔比),用于催化CO还原脱硝反应。采用XRD,SEM,FTIR,H2-TPR,BET等方法对Zna/HKUST-1进行了表征。表征结果表明:Zna/HKUST-1中有明显的Zn—O键和铜基金属有机骨架(HKUST-1)的结构,证明Zn成功进入了HKUST-1中;但随a的不同,Zna/HKUST-1的形貌、大小及比表面积出现了差异。实验结果表明,Zna/HKUST-1(a=1/24)对CO还原脱硝反应的催化活性最高,可在230℃达到NO转化率100%。     

钢厂烧结烟气高硫高尘SCR工艺受硫酸氢铵影响的分析与对策

将高硫高尘选择性催化还原（SCR）工艺应用于钢厂烧结烟气脱硝,分析了硫酸氢铵（ABS）的形成原因、影响因素及常规工艺控制,并提出了应对措施。研究结果表明,NH₃、SO₃和温度等是影响ABS生成的主要因素。最低连续喷氨温度应高于ABS分解温度且不低于310 ℃,可有效抑制ABS生成。根据数值模拟结果,在高温烟道至反应器入口的弯头处设置导流板可保证氨气均布。采用带前馈信号的串级控制模式调节喷氨量,控制催化剂吹灰器的时间频次,可有效防止催化剂失活和堵灰。工程实践结果显示,脱硝效率不低于94.1%,NO_x排放质量浓度不高于36.5 mg/Nm³,符合设计要求。     

TiO2载体对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性的影响

以TiO₂为载体,选取过渡金属元素Mn为活性组分,稀土金属元素Ce为活性助剂,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO₂催化剂（活性组分负载量16%）,系统研究了TiO₂载体的晶型和晶粒尺寸对催化剂脱硝活性的影响。实验结果表明：分别以锐钛矿型和金红石型TiO₂为载体制备的催化剂,其低温脱硝活性相差不大,活性组分均以无定型态高度分散于载体中,以金红石型TiO₂为载体制备的催化剂中部分TiO₂转变为锐钛矿型;以不同晶粒尺寸TiO₂载体制备的催化剂的低温脱硝活性相差较大,比表面积较大、晶粒尺寸较小的TiO₂载体制备的催化剂,其脱硝活性低于晶粒尺寸较大的TiO₂载体制备的催化剂。     

选择性非催化还原法烟气脱硝工业试验

以氨水作为还原剂,在日产5kt的新型干法水泥生产线分解炉上进行选择性非催化还原脱硝工艺的工业性试验研究。在氨水质量分数为13.0%、喷入点温度为894℃、n（NH₃）∶n（NO_x）为1.2、雾化压力为0.35MPa的条件下,NO_x去除率最高,为72.8%,剩余NO_x质量浓度为196mg/m³,剩余NH₃质量浓度小于0.9mg/m³,远低于《水泥工业大气污染物排放标准》征求意见稿中限定的NO_x和NH₃质量浓度。     

改性兰炭末对硝基苯生产废水的吸附处理

采用H_2O_2溶液对兰炭末进行改性,并将改性后的兰炭末用于硝基苯生产废水(COD为560 mg/L)的吸附处理。对改性前后的兰炭末进行了表征,考察了吸附效果的影响因素,并对吸附前后改性兰炭末的燃烧热进行了测定。表征结果显示,兰炭末经改性后比表面积和孔径均增大。实验结果表明:在改性兰炭末投加量为0.2 g/m L、吸附时间为180 min、吸附温度为30℃的条件下,废水的COD去除率为93.4%,处理出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的排放标准;改性兰炭末对废水中COD的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型;吸附后的改性兰炭末燃烧热值增大。