基于失活商业脱硝催化剂制备的再生SCR催化剂性能研究

为了解决燃煤电厂废弃商业SCR催化剂的处理以及充分利用锰基SCR催化剂的低温活性,提出了失活商业SCR催化剂再生的新方法:将失活的商业SCR催化剂作为载体,利用多步浸渍法,将锰氧化物(MnO_x)负载于载体上,制备成新的脱硝催化剂。利用XRF,XRD,SEM,XPS和N_2等温吸附等测试技术对新鲜催化剂、失活催化剂以及再生催化剂进行表征,以探究再生方法制备的催化剂相比失活催化剂带来的变化。结果发现,针对采用的原始失活催化剂来说,MnO_2负载质量分数为4.67%时,催化剂的综合理化性能和催化剂的脱硝活性最优。另外,再生的催化剂在250℃条件下仍然可以保持较高的脱硝活性,说明再生的催化剂具有更宽的活性温度窗口。再生催化剂中起到催化作用的是未中毒的V_2O_5以及负载的MnO_x。MnO_x可能为催化剂带来了低温活性。同时,催化剂在高空速下依然可以保持较高的催化活性。该再生方法不仅可以实现废弃的SCR催化剂的再生,还可以提升催化剂的催化性能。

SO2氧化转化规律及其对商业SCR催化剂的影响分析

以商业SCR催化剂为研究对象,探究SO2氧化转化规律及其对SCR催化剂的影响,并用BET、NH3-TPD、H2-TPR、XRD、XPS、DRIFT等方法表征反应前后催化剂表面变化情况。研究表明:随着温度和O2体积分数的增加,SO2氧化转化效率升高;随着SO2初始浓度和空速的增加,SO2氧化转化效率降低。SO2发生氧化后,商业催化剂的比表面积和平均孔径减小,催化剂晶体结构没有发生变化,催化剂表面酸性位点整体增加且其氧化还原活性略微降低。由于SO2与催化剂相互作用,催化剂表面的元素价态发生一定的迁移,且产生了金属硫酸盐(OSO),消耗表面羟基。同时SO2与V5+反应使其转化为V4+。可为进一步进行催化剂安全运行和维护提供参考。

SCR催化剂的组成对其脱硝性能的影响

在以TiO2为载体的基础上,考察了活性组分WO3和V2O5的质量分数以及SiO2和Al2O3的加入对SCR催化剂脱硝性能的影响,筛选出的最佳催化剂组成与某商业催化剂的催化活性、制备方法和催化剂组成进行比较。结果表明,SiO2和Al2O3的加入会降低催化剂的脱硝性能,筛选出的最佳催化剂组成为0.5%V2O5~10%WO3/TiO2;与实验室通过溶胶-凝胶法制备载体然后负载活性组分的制备方法不同,商业催化剂是将粒径均匀的锐钛矿型TiO2与玻璃纤维(主要成分为SiO2和Al2O3)通过黏合剂混合制备成型的催化剂载体,然后负载活性组分;由于制备方法和催化剂组成等方面的较大差异,0.5%V2O5~10%WO3/TiO2在低于603 K时具有很好的NO脱除率,而商业催化剂在实际烟气温度(603 K^663 K)范围内,能稳定保持90%以上脱硝率。

燃煤电厂商用SCR脱硝催化剂的失活机理及再生

对燃煤电站运行3年的失活脱硝催化剂进行失活机理分析和再生研究。失活机理研究表明:飞灰磨蚀和堵塞,以及碱金属K和Na中毒是该燃煤电站催化剂失活的主要原因;其次,少量硫酸盐在催化剂表面沉积降低其活性。分别采用水洗再生、硫酸酸洗再生和钒活性液浸渍再生工艺处理,结果表明:水洗再生脱硝活性可提升12%左右,酸洗再生可提升20%左右。采用多次浸渍法对预处理失活催化剂进行钒活性液浸渍再生,脱硝效率进一步提升,最高脱硝率达到99%。