MoO3改性V2O5/TiO2 SCR催化剂的低温脱硝研究

采用浸渍法制备了低温脱硝MoO3改性V2O5/TiO2催化剂。将催化剂置于固定床反应器中研究其SCR的脱硝性能、抗硫性能。实验模拟烟气条件为NO:500×10-6,NH3:500×10-6,O2:8%,SO2:100×10-6,N2:平衡气体,空速36000h-1。结果表明,浸渍法制备的催化剂具有良好的低温脱硝性能和低温抗硫性能。催化剂的最佳配比为3%V2O5-6%MoO3-91%TiO2(质量分数)。在180~260℃时,脱硝效率为80%~93%,SO2的氧化率小于1%。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H2-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。

K2O对V2O5-WO3／TiO2催化剂的中毒作用

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂,采用模拟中毒法,在此催化剂上负载碱金属氧化物K2O,通过BET,XRD,SEM等方法对微观结构进行表征.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高;较大含量的K2O(nK/nV=1,摩尔比)使催化剂比表面积有所减少,催化剂颗粒发生轻微团聚,微观结构变化不大,但NO的脱除率小于50%(380℃),N2O的生成率和SO2的氧化率均增加;K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.

蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3／TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（[NH3]／[NO]、水蒸气等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO，的氧化率和氨逃逸量的影响。研究结果表明，自制蜂窝状催化剂在空速比小于3500h^-1、NH3／NO在0．9-1．0、温度320-420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求；低含量（低于2％）水蒸气可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸气对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸气的加入会使NO脱除温度范围拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。

钾盐对V_2O_5/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO反应的影响

钾在中国燃煤和生物质烟气中以钾盐——硫酸钾和氯化钾的形式存在。文中采用静态N2物理吸附、程序升温表面反应(temperature-programmed surface reaction,TPSR)、傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FT-IR)光谱和催化活性评价的方法,研究了钾盐对V2O5/TiO2催化剂上NH3选择性催化还原NO反应的影响。结果表明,钾盐使V2O5/TiO2催化剂活性降低。随着钾盐在催化剂上负载量的增加,稳定的NO脱除温度窗口逐渐变窄,当K与V物质的量之比达到3.0时,该窗口消失。钾盐的掺入使催化剂表面活性位数量明显减少,但是并没有显著改变催化剂的反应性。催化剂失活的主要原因是K优先配位在催化剂表面的Br￠nsted酸性位上,中和了Br￠nsted酸性位酸性,使Br￠nsted酸性位上吸附的氨减少。

钒和钨负载量对V_2O_5-WO_3/TiO_2表面形态及催化性能的影响

采用浸渍法制备了一系列不同钒和钨负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂样品,对样品NH3选择性催化还原NO性能进行了评价,并用BET、XRD、XPS等手段对催化剂样品的表面形态进行了表征.研究发现,钒的负载量对催化剂的比表面积和催化活性有显著影响,当钒负载量从1%升高到8%时,催化剂比表面积下降了16 m2/g,最高活性温度降低了约100℃.钨起到稳定剂和助剂的双重作用,当钒负载量为1%时,钨负载量从0升高到6%,催化剂比表面积仅下降了3 m2/g,而活性温度窗口向高温和低温各拓宽了约50℃.研究表明钒和钨负载量都能影响催化剂表面的VOx物种,但对催化剂的表面晶型没有明显影响.

V_2O_5/AC催化剂对氨还原NO的研究

考察了V2 O5/AC催化剂对NH3 选择催化还原NO的影响 .结果表明 ,以浓硝酸预氧化处理的活性焦为载体对催化剂活性有很大提高 ,这是由于浓硝酸预氧化后 ,活性焦表面产生了较多的含氧官能团可能吸附更多的NH3 ,并且提高了活性组分V2 O5的含量 .反应气氛中加入SO2 后 ,二者活性都增加 ,但差异消失 ,这是由于SO2 存在时 ,反应生成的SO2 - 4离子的酸性强于浓硝酸预氧化产生的含氧官能团的酸性 .催化剂在使用前经过煅烧和氧化对催化剂活性有很大改善 .SO2 存在时 ,V2 O5含量为1wt%的催化剂活性最高 .

商业V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂SCR脱硝过程中PM_(2.5)的排放特性及影响因素研究

针对V2O5-WO3/Ti O2商用催化剂,采用电称低压冲击器(ELPI)、PM10/PM2.5采样器、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜-能谱分析(FSEM-EDX)等对SCR烟气脱硝中形成的细颗粒粒径分布、形貌、元素及物相组成进行了测试分析,并研究了烟气组分及反应条件对SCR脱硝系统出口细颗粒物性的影响。结果表明,SCR脱硝过程中会形成不少亚微米级颗粒,主要成分为硫酸铵以及硫酸氢氨,晶型呈块状。细颗粒生成量随反应温度的升高和NH3/NO摩尔比的增加而增加,在脱硝效率较高时,颗粒物形成量也趋于增多;烟气中SO2、H2O和O2浓度的增加均会导致细颗粒物形成量的增加。导致细颗粒物产生的主要原因可归结于催化剂的活性组分对SO2的氧化以及SCR脱硝反应中NH3的逃逸。

V_2O_5/TiO_2烟气脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒及再生

为研究SCR脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒,采用K,Na,Zn的氯盐和P的铵盐作为V2O5/TiO2催化剂中毒的前驱体,研究了4种物质对氨法SCR脱硝反应的影响.通过比较水洗、酸洗和氯化铵洗涤3种再生方式,对钾盐中毒的V2O5/TiO2催化剂进行了再生性能研究.最后对于新型抗中毒催化剂的制备进行了探索.实验结果表明:钾盐对于V2O5/TiO2催化剂的毒化作用最强;酸洗具有最佳的再生效果,钾盐中毒的催化剂经酸洗再生后,脱硝活性在一定条件下高于新鲜催化剂;通过添加助剂磷钨酸,V2O5/TiO2催化剂的活性温度窗口得以拓宽,且抗钾盐中毒能力也得到了提高.

V2O5-CeO2／TiO2催化剂上低温氨选择性催化还原NO的性能

考察了V2O5-CeO2/TiO2催化剂中V、Ce活性组分的担载量和焙烧温度对催化剂低温催化还原NO活性的影响及其在单独SO2、H2O和两者共存气氛下的抗毒化性能。结果表明,焙烧温度400℃下制备的5V30Ce/TiO2催化剂具有良好的低温催化还原NO活性,空速为10 000 h-1,165℃时NO转化率达99.2%;500℃以下低焙烧温度时,添加的Ce不与V相互作用,在催化剂表面主要以CeO2形式存在,有利于增大催化剂比表面积,增强V2O5在催化剂上的分散度,提高催化活性。而在500℃以上较高焙烧温度下,Ce与V会形成CeVO4,对活性提高不利。催化剂具有良好的低温抗水中毒性能,但受SO2毒化作用明显,其在SO2、H2O共存气氛下中毒程度较单独SO2下浅。

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%～10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355～420℃的温度范围内NO脱除率为80%～85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。

浆态床二甲醚合成中V_2O_5、Sm_2O_3对脱水组分γ-Al_2O_3的修饰作用

采用等容浸渍法制备改性脱水催化剂,通过H2-TPR、Pyridine-IR、还原态NH3-TPD、XRD等表征手段,以及目标反应浆态床CO+H2合成二甲醚,研究了催化剂的还原性能以及酸中心分布与反应性能之间的关系。H2-TPR结果表明,在脱水催化剂γ-Al2O3、V2O5/γ-Al2O3和Sm2O3/γ-Al2O3上不出现还原峰,V2O5、Sm2O3的加入改善了复合催化剂中Cu的还原性能,促进了甲醇催化剂的还原。Pyridine-IR表明,V2O5和Sm2O3的加入对L酸、B酸的量影响不大。还原态NH3-TPD说明V2O5和Sm2O3的加入改变了酸中心的分布,增加了弱酸中心的比率。XRD结果发现,V2O5和Sm2O3均匀分散在γ-Al2O3上,没有新的物种生成。二甲醚合成目标反应的结果表明,改性后催化剂的反应活性增强,合成反应中CO转化率、二甲醚的选择性都得到提高。V2O5和Sm2O3的添加增加了弱酸中心数量,促进了脱水活性,从而提高了复合催化剂合成二甲醚的活性和选择性。

Effects of silica additive on the NH_3-SCR activity and thermal stability of a V_2O_5/WO_3-TiO_2 catalyst

V2O5/WO3‐TiO2 and V2O5/WO3‐TiO2‐SiO2 catalysts were prepared by a wetness impregnation method, and both the catalysts were hydrothermally aged at 750℃ in 10 vol%H2O/air for 24 h. The catalysts were evaluated for NOx conversion using NH3 as the reductant. Hydrothermal ageing decreased the NOx conversion of V2O5/WO3‐TiO2 catalyst severely over the entire measured tem‐perature range. Interestingly, the NH3‐SCR activity of the silica‐modified catalyst at 220–480℃ is enhanced after ageing. The catalysts were characterized by X‐ray diffraction, nitrogen adsorption, X‐ray fluorescence, Raman spectroscopy, H2 temperature‐programmed reduction, and NH3 temper‐ature‐programmed desorption. The addition of silica inhibited the phase transition from anatase to rutile titania, growth of TiO2 crystallite size and shrinkage of catalyst surface area. Consequently, the vanadia species remained highly dispersed and the hydrothermal stability of the V2O5/WO3‐TiO2 catalyst was significantly improved.

V_2O_5-WO_3-MoO_3/TiO_2催化剂制备及NH_3选择性还原NO_x的试验研究

采用静态氮物理吸附法和X射线衍射对自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂进行了物化性能测定,在固定床连续反应器上进行了活性评价,另外对影响催化剂活性的多种因素进行了试验研究。结果表明,催化剂活性成分及助剂比例的大小对催化剂活性有决定性影响,催化剂中V2O5/TiO2最佳比例为3%左右,WO3/TiO2为15%,MoO3/TiO2为30%。除此之外,反应温度、空速、NH3与NO摩尔比、NO初始浓度、氧浓度等因素对催化剂脱硝效果也具有不同程度的影响。

V_2O_5催化甲烷液相部分氧化工艺过程研究

以V2O5为催化剂,在发烟硫酸中进行了甲烷液相选择性氧化的研究工作,考察了V2O5催化剂用量、反应温度、反应时间、发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响,进行了甲烷液相选择性氧化的催化机理探讨和宏观动力学推导。甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯,后者进一步水解得到甲醇。甲烷转化率可达54.5%,选择性45.5%,相应的工艺条件为催化剂用量0.0175mol、反应温度180℃、发烟硫酸中SO3含量50%(wt)、反应时间2h。V2O5催化甲烷液相部分氧化反应遵循亲代取代机理,甲烷液相部分氧化反应为一级反应。

氨再生条件对V_2O_5/AC同时脱硫脱硝活性的影响

对烟气同时脱硫脱硝过程中吸附SO2后的活性炭载V2O5（V2O5/AC）催化-吸附剂在含NH3气氛下的再生条件进行了考察,发现3%-5%NH3/Ar气氛、300℃、60 min再生可有效恢复V2O5/AC的脱硫活性,并明显提高其脱硝活性。基于对SO2和NO的脱除率、再生后V2O5/AC的硫质量分数以及FT-IR谱图分析发现,NH3的存在对V2O5/AC所吸附硫的脱附行为没有明显影响,但可显著改变V2O5/AC的表面化学性质,有利于烟气脱硫;NH3还可在V2O5/AC表面储存,显著促进脱硝。

V_2O_5/TiO_2-ZrO_2催化剂上甲醇选择氧化制甲缩醛

采用共沉淀法制备TiO2-ZrO2复合氧化物载体、等体积浸渍法制备V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,对催化剂在温和条件下甲醇选择氧化生成甲缩醛（DMM）反应进行研究。结果表明,与单一氧化物载体TiO2或ZrO2负载的钒基催化剂相比,V2O5/TiO2-ZrO2对甲醇选择氧化具有较好的催化性能。XRD、NH3-TPD和H2-TPR表明,ZrO2的加入有利于增加催化剂表面的酸性位,并改善钒物种的氧化还原性,使催化剂具有较好的甲醇选择氧化性能。钒的负载量对催化剂表面钒物种的存在形式和颗粒大小有较大的影响,进而影响催化剂的表面酸性和氧化还原性;V2O5质量分数5%~10%的催化剂甲醇氧化性能最好。

V_2O_5/γ-Al_2O_3和V_2O_5/SiO_2负载型催化剂对异丁烷的催化脱氢性能

用浸渍法制备了V2 O5/γ Al2 O3 和V2 O5/SiO2 负载型催化剂 ,应用H2 TPR、NH3 TPD、ESR等物理化学技术对其作了表征 ,比较了它们在 5 80℃时对异丁烷脱氢反应的催化性能。结果表明 ,V2 O5/γ Al2 O3 催化剂的脱氢活性较好 ,异丁烷转化率为 35 4 % ,这与γ Al2 O3 表面钒物种易还原 (还原温度为 5 4 2℃ )和分散状态好有关 ;而V2 O5/SiO2 催化剂显示出 96 %的高异丁烯选择性则与SiO2

添加金属氧化物的V2O5/AC在烟气脱SO2及脱SO2后H2再生制备硫磺的活性研究

干法脱除烟气SO2的多种催化剂均可在H2气氛中再生,直接制备硫磺。该过程的实现不仅要求再生尾气循环,而且要求催化剂具有双重功能,即在脱硫过程中催化氧化SO2为H2SO4以及在再生过程中将催化还原释放出的SO2进一步转化为硫磺。添加有金属氧化物的V2O5/AC催化剂具备双重功能。着重考察了添加Ce、W、Fe、Co等氧化物的V2O5/AC催化剂烟气SO2脱除能力及脱除SO2后经H2再生制备硫磺的能力,并对添加Co的催化剂进行了优化。结果表明,在这类催化剂中,对烟气脱SO2起主要催化氧化作用的是V2O5,对H2再生硫磺制备起作用的是添加的金属氧化物。除Ce2O3外,WO3、Fe2O3和CoO都提高了再生中的硫磺收率,CoO的作用最为显著。较合适的催化剂组成是1%V2O5和0.5%CoO。这些金属氧化物在AC上的担载方法,对烟气脱SO2和H2再生结果的影响不明显。硫磺的生成需要CoO向CoS2的转变,再生后催化剂上残余有部分CoS2,且残余硫量还与V2O5量有关。

载体预处理对蜂窝状V_2O_5/ACH低温脱硫脱硝活性的影响

经不同预处理条件制得的蜂窝状活性炭(ACH),等体积浸渍偏钒酸铵和草酸的混合溶液,经干燥、煅烧和预氧化后制得新型V2O5 ACH催化剂。实验结果表明,850℃下水蒸气活化可提高2%V2O5 ACH催化剂在200℃下的脱硫活性,但基本不改变脱硝活性;NH3再生后催化剂的脱硝活性显著提高,对SO2的吸附也有所增加。活化温度从850℃升至950℃,相应催化剂的脱硫脱硝活性略微降低;活化时水蒸气体积含量从28%增至80%,催化剂的脱硫脱硝活性也有不同程度的下降。在28%的水蒸气含量和850℃活化温度的最佳预处理条件下,经第二次再生后的2%V2O5 ACH催化剂的SO2转化率降为80%时的吸附硫容为4.9%,同时脱硝率达93%。