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.     

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/TiO2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] 3]/[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。     

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。     

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-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。     

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,O2 10%,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.     

Mo掺入CeO2/Al2O3选择性催化还原NO动力学研究

采用共混法制备不同系列Mo掺入催化剂（CeMoxOy/Al2O3）,研究了Mo掺入对CeO2/Al2O3选择性催化还原NO活性的优化,考察了内外扩散对脱硝性能的影响,并计算得出反应活化能,从动力学角度考察了Mo掺入对脱硝活性反应速率的影响。结果表明,Al/Ce/Mo元素摩尔比为5：1：0.15,空速为7 200 h-1,煅烧温度为550 ℃时,催化剂在250~425 ℃内脱出NOx效率均大于90%;催化剂平均粒径小于40目时,空速大于105 h-1时,内外扩散的影响可以忽略不计, CeMoxOy/Al2O3催化反应为一级反应,其中NH3和O2反应级数近似为0级。 CeMo0.15Oy/Al2O3活化能为36.57 kJ·mol-1,Mo的添加有效的减小了催化剂的表观反应活化能,增加了反应速率,提高了催化活性。     

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。     

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。     

活性粉末脱硝剂制备及其催化还原NOx性能

采用熔化分散冷凝法微胶囊技术以蜂蜡为壳材包覆高锰酸钾作为活性添加剂,铵盐、干燥剂、活性添加剂和助燃剂以100：25：2：1的比例混合制备粉末脱硝剂,将其喷入模拟烟气中进行催化还原NOx实验并确定了最佳反应条件：当模拟烟气流量为4.8 m3·h-1,反应温度600~900℃,氨氮物质的量之比1.15：1,活性添加剂质量分数1.5%,进口烟气NO浓度为500 mg·m-3时,NOx转化率最高,可达90%以上。活性粉末催化还原NOx反应温度窗口宽、NOx转化率高,投资低,有望适应我国中小型燃煤锅炉脱硝需求。     

SCR脱硝在燃煤电厂超低排放中的适用性分析

通过流场模拟、化学动力学计算、并结合物理实验,全过程研究SCR反应器内烟气组分的动量/能量/质量传递及脱硝还原反应,计算在不同入口NOx浓度下SCR出口NOx和氨逃逸的排放量及空间分布,确定SCR在NOx超低排放要求下的适用范围。研究结果表明,为实现NOx-3并同时满足NH3-3的要求,2层SCR催化剂可处理的入口烟气NO浓度上限为240 mg·Nm-3,而3层SCR催化剂则可对NO浓度-3的烟气实施超低排放治理,为合理选择SCR超低排放设计方案提供了数据支撑。     

SiO2掺杂对V2O5-WO3/TiO2脱硝催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备TiO2-SiO2载体,浸渍法制备出V2O5-WO3/TiO2-SiO2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NH3为还原剂,考察反应温度、SiO2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,V2O5-WO3/TiO2-SiO2催化剂最佳反应温度在250~350℃。SiO2掺杂能提高活性组分V2O5和WO3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。SiO2掺杂量对催化剂性能影响较大,制备的催化剂中,TiO2/SiO2=2显示了最大催化活性,脱硝率均在60%以上,TiO2/SiO2=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V2O5-WO3/TiO2-SiO2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NOx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O3/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 m3·L-1、O3/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。     

制备方法对Mn-Ce/TiO2催化剂低温选择性催化还原活性的影响

采用溶胶凝胶法、浸渍法以及两者相结合的方法制备了Mn-Ce/TiO2催化剂。运用XRD、BET和SEM等技术对催化剂进行了表征,发现溶胶凝胶法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂为锐钛矿结构,具有较大的比表面积,中孔结构丰富,Mn、Ce活性组分在载体表面高度分散或形成了无定形结构。实验研究了催化剂对氨选择性催化还原NO反应的催化性能,结果表明,用溶胶凝胶法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性最好,当Mn、Ce负载量为20%,NH3/NO摩尔比为1.1,空速为9 436 h-1,烟气温度为240℃时,NO转化率大于90%。     

改进一步法制备Cu/SAPO-34/堇青石催化剂及其脱硝效率

采用改进一步法制备堇青石整体式Cu/SAPO-34分子筛催化剂,考察了涂覆工艺中黏结剂和分散剂对整体式催化剂性能的影响,以求获得最优添加剂量以达到较高整体式催化剂脱硝效率。研究结果表明,相比于传统一步法,改进一步法工艺简单,涂层更均匀。黏结剂的加入明显提高涂层强度,其中铝溶胶效果最好。铝溶胶降低催化剂活性,酸性硅溶胶提高催化剂低温活性,碱性硅溶胶提高催化剂高温活性。分散剂提高了催化剂涂层强度和脱硝效率。添加17%酸性硅溶胶量所制备的Cu/SAPO-34催化剂具有最好的NO转化率,在30 000 h-1空速下,NO转化效率在90%以上的温度窗口为200~425 ℃,起燃温度为150 ℃,且具有较好的涂层强度。实验结果证明改进一步法脱硝效果较好,且工艺简单节省能源,可以为整体式催化剂的生产制备工艺提供参考。     

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。     

六铝酸盐催化剂的催化还原脱硫脱硝性能

采用共沉淀法制备Cu和Fe掺杂的六铝酸盐催化剂(SrCuxFe1-xAl11O19-δ,x为0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8,1),通过XRD、TPR、BET等技术方法对催化剂的结构及性质进行了研究,并考察了以CO为还原剂的催化脱硝活性。结果表明,用碳酸铵作为沉淀剂在1 200℃焙烧4 h可以形成完整的六铝酸盐晶型,Cu和Fe能够取代Al3+,很好地促进六铝酸盐晶体结构的形成;SrCuxFe1-xAl11O19-δ催化剂有很好的脱硫脱硝催化活性,此类型的催化剂均使SO2、NO的转化率在空速为6 000 h-1下达到了80%和90%以上。向体系中加入氧气会对催化活性有较大影响。     

Ti-Si-Ox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-Ox复合氧化物催化剂载体,研究了Ti-Si-Ox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、N2-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Ti0.9Si0.1Ox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,Ti0.9Si0.1Ox催化剂载体的比表面积为75.4 m2·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-Ox载体具有较好的工业应用前景。     

CuCoO_x/TiO_2催化氧化NO性能研究

采用浸渍法制备了CuCoOx/TiO2催化剂,考察了焙烧温度、反应温度、氧含量、NO浓度和空间速度对催化剂催化氧化NO性能的影响,并考察了催化剂的抗硫抗水性能.XRD、TPR和BET分析表明,350℃焙烧的催化剂具有Cu-Co2O4尖晶石结构,比表面积大,对N0的氧化效果好.在空速为5 000 h-1,NO进口浓度500 mg/m3,含氧量10%的条件下,反应温度300cc时N0转化率可达79.5%,250℃时N0转化率接近50%.该催化剂具有良好的单独抗SO2、抗H2O毒化性能,H2O和SO2同时存在时很快失活.该催化剂可用于不同时含H2O和SO2的含NO气体催化氧化后再吸收处理.     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al2O3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/Al2O3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134~469 mg·m-3区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100 oC,空速3 336 h-1,[NH3]/[NO]为0.9,烟气量20 m3·h-1条件下连续反应168 h,其催化效率可以稳定保持在75%~80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al2O3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H2O后抑制作用消失。反应气中通入143 mg·m-3 SO2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO2后活性不能恢复。同时通入143 mg·m-3 SO2和5%H2O,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SO2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20 nm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。