NH-,3-選擇性催化還原NO新型低溫催化劑的研究.pdf

1、氮氧化物(Nox)是大氣環(huán)境的主要污染物之一。國外經(jīng)驗(yàn)表明，以NH3為還原劑的選擇性催化還原(SCR)是目前煙氣脫硝的最有效方法。其主要采用的V205/TiO2和V205-WO3/TiO2催化劑需要在350℃以上使用，以避免S02 對(duì)催化劑的毒化。為此脫硝裝置須置于鍋爐系統(tǒng)空氣預(yù)熱器和電除塵的前面以滿足操作溫度要求。這樣，煙氣中的高濃度煙塵就會(huì)影響催化劑脫硝的效率、穩(wěn)定性和催化劑壽命。 若研制成功低溫催化裝置則可將SCR 裝置置

2、于電除塵之后，避免煙塵對(duì)催化劑的影響，因此研發(fā)低溫、高活性、抗SO2 和H2O 毒化的SCR 催化劑是目前國外煙氣脫硝的研究熱點(diǎn)。盡管國外已出現(xiàn)了少數(shù)低溫高活性的催化劑，但抗SO2和H2O 毒化方面的問題尚未解決。 我國自2004 年已開始對(duì)Nox實(shí)行排污收費(fèi)，煙氣脫硝即將大規(guī)模開展。但是對(duì)于我國現(xiàn)有鍋爐的省煤器、空氣預(yù)熱器和鍋爐是一體的，很難應(yīng)用國外的SCR 技術(shù)脫硝。低溫SCR 催化裝置則可在不改變我國現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)及其配套電

3、除塵器的條件下置于電除塵器之后，既可避免煙塵對(duì)催化劑的影響，又可在不另對(duì)煙氣預(yù)熱的條件下實(shí)現(xiàn)SCR 高效脫硝。 本文在國內(nèi)首次研制出在120℃下活性高達(dá)95％以上的低溫SCR催化劑，且有很好的抗SO2和H2O 中毒能力，即使在同時(shí)存在SO2和H2O 兩種毒化組分的情況下,120℃時(shí)的活性也能長期保持在81％左右。具有理論意義和實(shí)用價(jià)值，為進(jìn)一步研究在工業(yè)上應(yīng)用的低溫SCR 催化劑打下了良好的基礎(chǔ)。 本文通過催化劑活性組分

4、和載體的篩選、催化劑的制備、活性測(cè)試以及抗SO2和H2O 的毒化實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種自制低溫SCR 催化劑的低溫活性進(jìn)行了研究。 催化劑篩選試驗(yàn)的結(jié)果表明，其他金屬組分和載體的加入對(duì)Mn系SCR 催化劑的低溫活性有很明顯的促進(jìn)作用，其中金屬組分Ce和載體納米TiO 2 的促進(jìn)作用最大。120～240℃溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)e-Mn/TiO2和Ce-Mn/TiO2催化劑上NH3還原NO 有很高活性。研究了制備參數(shù)（煅燒溫度和Fe/Mn）和反應(yīng)參數(shù)

5、（空間速度、NO進(jìn)口濃度等）對(duì)Fe-Mn/TiO2催化劑SCR活性的影響。結(jié)果證明，在催化劑制備過程中的煅燒溫度和鐵錳的摩爾比Fe/Mn對(duì)催化劑的SCR活性有重要的影響，催化劑煅燒溫度為500℃， Fe/Mn=1.0時(shí)，催化劑的SCR催化活性最高。而空間速度，NO進(jìn)口濃度的影響較小。 在120～240℃的低溫范圍內(nèi)，F(xiàn)e-Mn/TiO2催化劑顯示了良好的催化活性，在優(yōu)化條件下，NO的轉(zhuǎn)化率保持在90％以上。 研究了制備參

6、數(shù)（煅燒溫度和Mn/(Mn+Ce)）和反應(yīng)參數(shù)（反應(yīng)溫度、空間速度、NO 進(jìn)口濃度、NH3/ NO 和O2濃度等）對(duì)Ce-Mn/TiO2催化劑SCR 活性的影響。結(jié)果證明，催化劑的制備過程中的制備參數(shù)是影響其催化活性的重要因素，其中500℃是最佳煅燒溫度，Mn/(Mn+Ce)= 0.4 是最佳錳鈰比例，反應(yīng)溫度、空間速度、NO 進(jìn)口濃度和NH3/ NO 對(duì)催化劑活性的影響較小。在120℃的低溫條件下，Ce-Mn/TiO2催化劑顯示了良好

7、的催化活性，NO 的轉(zhuǎn)化率保持在95％以上。制備過程中的參數(shù)影響了比表面積的大小和活性組分的分散度，催化劑的活性高低與此有關(guān)。動(dòng)力學(xué)分析表明，Ce-Mn/TiO2 催化劑上的SCR 反應(yīng)中，NH3 在反應(yīng)速率方程中的級(jí)數(shù)為0(NH3/NO=0.8～1.2 范圍內(nèi)) ，NO 的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1，O2的反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.55（O2含量<1.5％）和0（O2含量>1.5％）。本征動(dòng)力學(xué)過程和內(nèi)擴(kuò)散過程對(duì)NO 還原反應(yīng)的宏觀速率都有影響。 研究