Al2O3-TiO2-ZrO2復合氧化物為載體的SCR脫硝催化劑的研究.pdf

1、SCR脫硝技術的核心是催化劑,載體是催化劑的重要組成部分,決定催化劑的性能與壽命,是催化劑研究的一個關鍵。工業(yè)用的脫硝催化劑載體多為單一成分載體,其在實際應用中仍存在一些缺陷,而復合氧化物的可調(diào)控性能夠彌補這些不足,進一步完善脫硝催化劑的研究內(nèi)容。Al2O3-TiO2-ZrO2復合氧化物具有較大比表面積、較強的表面酸性、較寬的酸度分布和優(yōu)良的穩(wěn)定性等特點,可作為理想的催化劑載體材料。
　　本課題選擇Al2O3-TiO2-ZrO2復

2、合氧化物整體作為催化劑載體,以其制備催化劑并探索其在燃煤電廠煙氣脫硝應用中的可能性,研究分為載體和催化劑的制備、載體和催化劑的表征和催化劑的本征動力學研究三個部分。
　　在自制SCR催化活性評價裝置上測試活性,結合XRD、BET、NH3-TPD等表征技術,對復合氧化物載體和催化劑的晶相結構和制備工藝、活性物質(zhì)V2O5的含量、SO2毒性的影響等進行研究,得到了適用于燃煤煙氣脫硝催化劑的最佳制備工藝和配方,并得到了催化劑粉體的本征動力

3、學參數(shù),建立了與實驗工況條件相吻合的動力學模型。通過以上研究主要取得了以下成果:
　　1)通過對2種不同工藝制備的復合氧化物載體進行研究,確定了以共沉淀法制備的Al2O3-TiO2-ZrO2復合氧化物非常適合作為SCR催化劑的載體,而機械混合法制備的Al2O3-TiO2-ZrO2復合氧化物就是三種單一氧化物的混合體,活性組分V2O5不能在其表面均勻分布而不適合作為SCR催化劑載體。
　　2)通過對催化劑配方進行研究,得到了S

4、CR催化劑的最優(yōu)配方為5％V2O5/87％Al2O3-10％TiO2-3％ZrO2(重量比)。
　　3)在―干凈煙氣‖條件下,對5％V2O5/87％Al2O3-10％TiO2-3％ZrO2催化劑的催化性能進行測試,發(fā)現(xiàn)該催化劑在空速比為10000h-1、氨氮比為1、溫度在300~450℃范圍內(nèi)的NO脫除率較高(最高可達99％)和SO2氧化率較低,能夠達到工業(yè)應用要求;而在―骯臟煙氣‖條件下,低含量SO2(低于2％)對NO脫除率影響

5、不大,且這種影響可逆。
　　4)建立了粉末狀催化劑的數(shù)學模型,預測結果與實驗值相吻合,能夠指導粉末狀催化劑的設計運行。
　　5)對5％V2O5/87％Al2O3-10％TiO2-3％ZrO2催化劑進行動力學分析,得到實驗條件下SCR反應與NO為一級反應,SCR反應遵循Elay-Rideal機理,即強烈吸附在催化劑活性中心位上的NH3與氣態(tài)或微弱吸附的NO之間的反應,該反應的活化能Ea=17287.3J/mol,指前因子A=0