钙循环捕集CO_(2)小试和中试台架研究进展

燃煤电厂产生CO_(2)会加重温室效应,因此实现温室气体减排目标至关重要。碳捕集技术已被确定为降低电力部门碳排放的关键措施。胺洗涤等化学吸附剂和氧燃烧技术等成熟技术集成到发电厂时,效率损失很高(8.0%~12.5%),因此,为尽量减少效率损失和相关电力成本,需开发新的二氧化碳捕获技术。钙循环工艺是一项很有前途的技术,效率损失可降至7%。由于资金成本高,目前尚未开发出有商业规模的成本效益技术,而在设计和建造商业规模装置前,需深入了解各操作条件的系统行为,以优化工艺参数并评估可行性。概述了全球可用的小试试验台架和中试工厂测试设施,总结了测试设备的特性和操作条件及提取关键的试验结果,表明CaL工艺的可行性在1 kW th~1.9 MW th的实验室规模和中试规模设施中得到广泛研究。在这些CaL系统中,碳酸化炉的工作温度600~700℃,煅烧炉的工作温度800~1000℃。进入到碳酸化炉里CO_(2)均来自电厂,均可实现90%以上CO_(2)捕集效率。此外,调整操作设计参数,如CO_(2)入口浓度、碳酸化炉或煅烧炉温度等,将影响CO_(2)捕集效率。总之,这些结果为未来大规模台架的开发收集有价值的操作数据,这也将是在未来能源发展中扩大和部署这项技术的关键所在。

SCR氧化燃煤烟气中气态单质汞的研究进展

燃煤和有色金属冶炼是我国两个最大的人为汞释放源,联合选择性催化还原脱硝技术(SCR)和烟气脱硫技术(FGD)可以对烟气汞排放实施控制,是一项有潜力的燃煤电厂烟气净化技术。综述了SCR氧化燃煤烟气中气态单质汞的催化机理,总结了燃煤种类、催化剂种类和烟气组分对SCR催化氧化气态单质汞性能的影响。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱及碱土金属中毒

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂,采用浸渍法模拟碱及碱土金属中毒,研究中毒对催化剂脱硝活性的影响,通过BET、XPS、NH3-TPD技术分析了碱及碱土金属对催化剂的失活作用.结果表明,碱及碱土金属K、Na、Ca能够明显降低催化剂脱硝活性,350℃时,K、Na中毒催化剂活性降低了约30%左右,Ca中毒催化剂降低了20%.碱及碱土金属没有改变催化剂表面物种组成,催化剂活性与催化剂表面强氨气吸附位数量具有线性关系,K、Na、Ca与催化剂表面活性酸位结合,使催化剂中毒.

Mn-CeO_X/钛基层柱粘土(Ti-PILCs)低温选择性催化还原催化剂的钙中毒研究

以钛基层柱粘土（Ti-PILCs）为载体,制备了Mn-CeOX/Ti-PILCs低温选择性催化还原（SCR）催化剂,采用浸渍法模拟了催化剂钙中毒,研究了不同含钙量对催化剂活性的影响,并运用NH3-程序升温脱附（TPD）、H2-程序升温还原（TPR）及X射线光电子能谱（XPS）表征,分析了钙对催化剂的失活作用。结果表明：（1）钙中毒前后催化剂活性均随温度的升高而加强;钙中毒催化剂活性的下降程度随含钙量的提高而加强;钙中毒催化剂最高脱硝率所对应的温度往高温处推移。（2）钙对催化剂活性具有较大阻碍作用,而且失活程度与含钙量及温度有关。（3）在160~260℃,钙中毒引起了催化剂L酸的上升,L酸可能在较高温度区间开始发挥作用,因此该温度区间的钙中毒催化剂的失活程度减弱。（4）钙中毒催化剂中金属氧化能力下降,进而影响了催化剂在SCR反应中的氧化还原能力,使其活性下降。（5）钙中毒前后催化剂表面的锰氧化物都以Mn2O3为主要形式存在,但钙中毒催化剂出现了其他形态的锰氧化物,可能进一步影响催化剂活性;钙中毒前后催化剂表面的铈氧化物都以CeO2为主要存在形式,钙的引入基本没有影响铈的主要价态。（6）催化剂表面吸附氧量的降低可能是造成钙中毒的直接原因。

新型铜铈复合材料的制备及其脱硝性能的研究

分别采用浸渍法和沉淀-水热法制备了CuO/CeO_2复合催化剂.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDX)、N2吸附-脱附测试(BET)等手段对样品进行了表征.沉淀-水热法制备的CuO/CeO_2复合材料具有更好的结晶性,而浸渍法制备的复合材料上CuO主要以无定形态存在.两种复合材料中CuO颗粒的尺寸较复合前明显减小且分散均匀.沉淀-水热法制备的复合材料颗粒间结合紧密,形成连通的孔结构,而浸渍法制备的复合物孔径分布较窄.测定了不同的反应温度下复合材料催化丙烯还原NO的转化率(C_3H_6-SCR).结果表明,两种方法制备的CuO/CeO_2复合催化剂都表现出优于单组分CuO和CeO_2的催化活性,其中沉淀-水热法制备的催化剂较浸渍法制备的催化剂表现出更强的协同作用,350℃时NO转化率可达74%.其可能的原因是,沉淀-水热法能使得复合材料上的CuO物种更均匀地分散在CeO_2表面并与之充分接触,使材料整体形成更有利于多相反应的介孔结构从而增强了协同作用,提高了材料催化活性.

原位限域Ru-SiO2的制备及其氨分解性能研究

以葡萄糖、尿素、氯化钌和硅溶胶为前驱体,葡萄糖碳化后作为碳模板,利用微波辅助将Ru纳米颗粒限域负载于介孔SiO2之上,焙烧后得到高度均匀分散的Ru-SiO2材料。通过XRD、TEM和BET等表征手段对材料的结构形貌进行了分析,以热催化氨分解反应作为评价体系,对样品进行了催化活性评价。实验表明,此法制备的材料较浸渍法具有更好的催化活性,在相同温度下有更高的转化率。这主要是归因于SiO2载体对活性组分Ru的限域作用,使得Ru颗粒具有较小、均匀的粒径,以及良好的热稳定性。

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H2O2、强碱(NaOH、KOH)和强酸HNO3处理CNTs.以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl3水溶液结合高温H2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中.利用XRD、TPR、TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系.结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大.经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂.我们发展的CNTs的新型处理方法为研制高活性Ru/CNTs催化分解氨催化剂提供了新的思路.