SCR催化剂活性组分V对SO_(2)氧化影响的研究

采用超声浸渍法制备V_(2)O_(5)-TiO_(2)催化剂,研究了不同V负载量对催化剂表面SO_(3)生成的影响,并通过N_(2)吸附、X射线衍射(XRD)、拉曼分析(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等方法对催化剂样品进行表征分析。结果表明:随着活性组分V负载量的增加,反应过程中催化剂的V^(4+)和V^(3+)生成含量也随之增加,催化剂表面酸性增强,导致催化剂表面通过V=O键吸附的氧(Oα)增多;SO_(2)通入后会与催化剂表面的V=O发生反应,V^(5+)被还原为V^(4+)的同时能提供更多的表面吸附氧(Oα),使得SO_(2)被氧化为VOSO_(4),另一方面SO_(2)也会与催化剂表面[V^(5+)]—OH基团发生反应生成HSO_(4)^(-),同时V^(5+)被还原为V^(4+);反应过程中O2的作用并不是直接提供O原子将SO_(2)氧化,而是与VOSO_(4)反应重新生成V=O,使得V^(4+)再次氧化为V^(5+)。

铈掺杂对钒催化剂催化氧化SO_(2)性能的促进机理研究

采用超声浸渍法制备了氧化铈掺杂前后的V/SiO_(2)和x%Ce-V/SiO_(2)催化剂,利用BET和XRD对催化剂的物化性质进行表征,结合原位Raman技术探究CeO_(2)对钒催化剂实际催化过程的影响,并测定了两组催化剂的SO_(2)氧化转化率。结果表明,4%氧化铈掺杂时钒催化剂的孔径分布得到改善,同时有利于促进活性物质(V^(Ⅴ)O)_(2)O(SO_(4))_(4)^(4-)的生成,并提高五价钒的价态稳定性,避免熔融相中活性物种的损失,4%Ce-V/SiO_(2)催化剂在450℃和425℃的SO_(2)转化率分别比V/SiO_(2)催化剂提升了11.7%和30.1%,且在500~450℃的温度范围内维持着高于90%的转化率。

Mo对平板式V-Mo/Ti脱硝催化剂活性及SO_(2)氧化性能的影响

在工业脱硝催化剂生产线上制备不同MoO_(3)含量的V-Mo/Ti脱硝催化剂,通过XRF、XRD、N_(2)吸附-脱附、Raman、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、SO_(2)-TPD、TG和耐磨强度对催化剂物化性质进行分析。在固定床反应器中考察催化剂的脱硝活性,并研究MoO_(3)含量对催化剂SO_(2)氧化性能的影响。结果表明,提高催化剂中MoO_(3)含量,对催化剂的晶型、孔结构影响较小,对催化剂单板的机械性能有一定的负面影响。相比V-Mo(3)/Ti催化剂,V-Mo(5)/Ti催化剂的酸性变化不大,还原性能提升,具有更好的脱硝活性。当MoO_(3)含量达到质量分数6.98%时,催化剂的总酸量明显降低,导致脱硝活性下降。提高催化剂中MoO_(3)含量造成脱硝反应过程中副产物N_(2) O生成量的增加,但较高的MoO_(3)含量可以有效减少催化剂对SO_(2)的吸附,减少脱硝反应过程中硫酸氢铵的生成。综合来看,V-Mo(5)/Ti催化剂显示了最佳的反应性能。

WO_(3)/TiO_(2)催化剂活性组分W对SO_(2)的氧化特性

采用超声浸渍法制备了不同W负载量的WO_(3)/TiO_(2)催化剂,研究了W负载量、温度及SO_(2)浓度对催化剂表面SO_(2)氧化过程的影响。结果表明,催化剂表面SO_(2)氧化率随W负载量及温度的升高而增大,当W负载量由1%增至7%时,SO_(2)氧化率由0.034%升高至0.210%;而当温度由280℃升高至400℃时,SO_(2)氧化率由0.043%升高至0.240%。通过N_(2)吸附、XRD、Raman、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等方法对催化剂样品进行表征。结果表明,活性组分W的增加会导致WO_(x)增加,该结构能够减弱催化剂表面Brønsted酸性位点强度,增强SO_(2)在催化剂表面的吸附,同时导致催化剂表面吸附氧(O_(α))增多,促进SO_(2)氧化;针对W负载量5%的催化剂原位红外试验结果表明,通入SO_(2)后会与催化剂表面W—O—W结构反应形成HSO_(4)^(-),同时将W^(6+)还原为W^(5+)。反应过程中,O_(2)并不直接氧化SO_(2),而是与中间产物反应重新生成W—O—W,使得W^(5+)再次氧化为W^(6+);另外,O_(2)会促进HSO_(4)^(-)向吸附态的SO_(3)转化,促进SO_(3)在催化剂表面的脱附。

铌元素改性V_(2)O_(5)-WO3/TiO_(2)催化剂降低脱硝过程SO_(2)的氧化率

本文采用浸渍法制备了Nb改性的V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,研究了脱硝反应中Nb负载量对催化剂SO_(2)氧化活性的影响。结果表明,在350℃下,Nb_(2)O_(5)负载量为2%的Nb_(2)O_(5)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂上的SO_(2)氧化率最低(0.6%),而同时NO_(x)的转化率仍能达到95%。采用TGA、氮吸附、XRD、H_(2)-TPR、CO_(2)-TPD、XPS和in-situ DRIFTS等对催化剂进行了表征分析,结果显示,Nb改性后V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的晶体结构没有发生明显改变,但是其比表面积小幅度下降,有助于减少对SO_(2)的吸附;同时,改性后催化剂表面的吸附氧含量下降,氧化还原性能也稍微减弱,这有利于降低其对SO_(2)的氧化活性。in-situ DRIFTS结果表明,Nb改性后的Nb-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂反应过程中表面中间产物VOSO4的含量明显下降,从而减少了SO_(3)的生成量。

低SO_(2)氧化率的脱硝催化剂的研究进展

基于钒钛催化剂是目前选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝技术中应用最为广泛的商业催化剂材料,该催化剂在脱硝的同时也会将部分SO_(2)氧化成SO_(2),进而导致硫酸氢氨生成和沉积,最终对锅炉运行造成不利影响。对氧化机理进行了探讨,并针对机理,基于前人的研究,通过优化催化剂结构和组分来降低SO_(2)的氧化率,进一步提高SCR催化剂的综合性能。开发一种低SO_(2)氧化率的SCR催化剂具有巨大的发展潜力。

SCR脱硝催化剂再生工艺及SO_(2)氧化控制

选择性催化还原(SCR)是火电厂烟气脱硝处理系统中的核心技术。为进一步提高脱硝效率和实现彻底净化,必须要加入TiO_(2)等催化剂。但是在脱硝过程中,烟气中存在的重金属、碱金属等,可能会导致催化剂失去活性。催化剂再生工艺能够使失活催化剂重新获得活性,从而降低了SCR脱硝系统的运行成本。

SCR脱硝过程中SO_(3)形成影响因素、控制方法及检测技术研究进展

总结了SCR脱硝过程中SO_(3)的形成过程及机理,以及不同催化剂组分结构和反应工况对于SO_(3)形成的影响,并对SO_(3)的控制方法进行了简要总结。并指出多种物质的掺杂改性与多种成分的相互作用机理研究是接下来研制兼顾高效脱硝和低SO_(2)转化率脱硝催化剂的关键。SO_(3)生成量较少、性质活泼并且收集检测易被SO_(2)干扰等因素,导致收集及测量十分困难。对SO_(3)的收集与检测方法进行了探讨,旨在为后续的收集检测技术研究及工程实施提供借鉴。

钒钛系脱硝催化剂抗硫酸氢铵中毒改进措施研究进展

NH_(3)选择性催化还原(SCR)技术具有较高的脱硝效率、优良的选择性和实用性,是当前燃煤电厂去除NO_(x)的主流方法。其中V_(2)O_(5)/TiO_(2)催化剂在中温段(300~450℃)具有较高的脱硝活性和抗硫性,被广泛应用。但是,烟气中的SO_(3)、NH_(3)和水蒸气会发生反应生成硫酸氢铵(ABS)和硫酸铵(AS),其中硫酸氢铵在低温条件下因毛细冷凝现象沉积在V_(2)O_(5)/TiO_(2)催化剂表面致其中毒,活性降低。为了改善低温条件下催化剂中毒问题,本文通过分析ABS在催化剂表面的生成机理、对催化剂的危害及催化剂抗ABS中毒改性研究进展,发现钒钛系脱硝催化剂抗ABS中毒改进措施主要集中在抑制硫酸氢铵生成、促进硫酸氢铵分解两方面。最后,总结了合理调控催化剂壁厚、孔径和隔离层等物理结构以及添加MoO_(3)、BaO、Nb_(2)O_(5)、Fe_(2)O_(3)、CeO_(2)、SiO_(2)等助剂对低温条件下SCR脱硝催化剂抗ABS中毒性能的促进作用,为未来提高低温条件下SCR脱硝催化剂抗ABS中毒性能的研究提供了一定的理论指导。

SiO_(2)对MnCe/Ti催化剂脱硝抗硫性能调控机理研究

燃煤电厂深度调峰对脱硝催化剂的宽温区脱硝抗硫性能提出更高要求,而现有的V-W/Ti系催化剂普遍存在低温脱硝抗硫性能差等问题。本文以Mn Ce/Ti催化剂为研究对象,探究了SiO_(2)对Mn Ce/Ti催化剂宽温区脱硝抗硫性能的调控机理。研究表明,SiO_(2)提高了Mn Ce/Ti催化剂的高温脱硝活性,在250~350℃温区内,脱硝效率可稳定控制在90%以上。SiO_(2)通过促进低温NH_4~+的生成、提高吸附态NO的反应活性、抑制SO_(2)在催化剂表面的吸附与块状硫酸盐的生成,来增强催化剂的脱硝性能与抗硫性能。