Cu负载量对Cu-ZSM-5晶相及其快速SCR反应性能的影响

采用等体积浸渍方法制备不同Cu负载量的Cu-ZSM-5催化剂,对催化剂理化特性和催化快速SCR反应活性进行实验研究,同时对这些催化剂样品进行了NO、NO/NO_2的程序升温脱附(TPD)实验,分析了NO_2含量对脱硝效率的影响.结果表明:Cu元素主要以氧化物形式分散在分子筛上,在Cu负载量>8%的样品中有大颗粒CuO晶体聚集,在Cu负载量≤8%的样品中未检测到明显的CuO晶相;NO_2的存在有利于提高脱硝效率,且Cu分子筛催化剂具有较好的抗硫性能;采用快速SCR工艺能够降低反应温度,Cu负载量为8%的催化剂表现出最优异的性能,在200℃时,其脱硝效率可达到93%.

快速SCR反应对商用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝特性的影响

通过实验考察了快速SCR反应对商用V2O5-WO3/Ti O2催化剂脱硝特性的影响。在250~375℃的实验温度区间内,快速SCR反应能适应更宽的温度窗口而保持较高的效率;快速SCR反应在高空间速度(SV=12 400 h-1)的脱硝效率甚至要高于标准SCR反应在低空间速度(SV=7 400 h-1)时的脱硝效率;快速SCR反应在410~820 mg·m-3的NOx质量浓度内脱硝效率波动不大。通过快速SCR反应和标准SCR反应条件下的催化剂活性分析和体积量计算,快速SCR反应相较标准SCR反应可以提高活性1.4倍,减少催化剂用量28.57%,同时通过催化剂寿命计算,快速SCR反应可以延长现有SCR脱硝系统V2O5-WO3/Ti O2催化剂寿命22 582 h,延长催化剂的更换周期941 d。

H2O对钒钛催化剂快速SCR反应影响规律及机制研究

相比常规烟气气氛中的选择性催化剂还原脱硝(SCR)反应,商用钒钛(V_(2)O_(5)/TiO_(2))催化剂在NO加入后构成的快速SCR反应气氛中具备优异的低温脱硝反应性能,快速SCR反应被认为具有良好的低温脱硝应用前景。烟气中存在的水蒸气会严重降低SCR催化剂在低温下的脱硝活性,因此本文重点研究了水蒸气对钒钛催化剂上标准及快速SCR反应的影响,发现快速SCR反应比标准SCR反应具备更优异的抗水性能。本文采用动力学实验结合密度泛函理论计算的研究方法,得到H_(2)O和NH_(3)在催化剂表面的竞争性吸附是H_(2)O抑制标准SCR反应的重要影响因素之一,而在快速SCR反应中,NO对催化剂的快速重氧化作用使得反应速率始终保持在较高水平,削弱了H_(2)O对NH_(3)的竞争性吸附影响,从而了展现良好的抗H_(2)O影响性能。

降低船舶NOX排放的NO催化氧化联合SCR试验研究

用浸渍法制备钴基催化剂,考察了载体、活性组分负载量、焙烧温度、助剂等制备条件对钴基催化剂催化氧化NO性能的影响。结果表明,以Zr O_2为载体,活性组分负载量为10%,表面活性剂含量5%,在350℃焙烧的催化剂具有最佳的NO催化氧化性能,在NO进口的体积分数7×10^(–4)、O_2体积分数5%、空速27 000 h^(-1)的条件下,200℃时NO氧化率可达49%,满足快速SCR的条件。对NO催化剂进行孔隙结构及XRD表征,结果表明催化剂比表面积的大小不是决定催化剂活性的必要条件,而Co_3O_4晶体平均颗粒尺寸的大小对催化剂活性有一定影响。考察空速对催化剂效率的影响,发现NO催化氧化剂在较高空速下仍具有一定活性,并对低温、高空速条件下SCR的反应效率有较大提升。在180℃时,SCR的NO去除效率由联合前的53%提高至65%。

MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化性能的研究

为实现快速选择性催化还原(SCR)反应条件,开发低成本NO氧化催化剂,采用浸渍法制备了不同Mn负载量的MnO_x/ZSM-5催化剂,采用电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_2吸附/脱附等技术对催化剂特征进行了表征,并考察了其催化NO氧化活性.结果表明:Mn负载量对MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化的活性有显著影响,较高的负载量可以提供更多的反应中心,但过高的负载量会导致活性组分在催化剂表面积聚,减小催化剂比表面积和降低表面分散度.Mn负载量为5.2%的样品表现出最佳的NO催化氧化效率,400℃下NO转化率达到50.6%,但低温下催化NO氧化活性较差,还需进一步优化制备条件,以提高MnO_x/ZSM-5催化剂的反应性能.

Mn含量对Mn ZSM-5催化剂脱硝和SO 2氧化性能的影响

为研究不同Mn含量对Mn基催化剂上SO2氧化特性的影响,采用湿式浸渍法制备了一系列不同Mn含量的Mn/ZSM-5催化剂,并研究了这些催化剂上SO2的氧化及脱硝特性,利用一系列表征手段研究了Mn/ZSM-5催化剂的物化特性和SO2氧化机理.结果表明:(1)在标准SCR(选择性催化还原)反应中,随着Mn含量和温度的升高,SO2氧化率先增后减,并在300℃时达最大值.(2)在快速SCR反应中,NO2会直接氧化SO2,提高了SO2的氧化率,300℃时SO2氧化率达到最高值(0.76%).(3)脱硝性能试验表明,随着温度的升高,NOx转化率呈先升后降的特征,在快速SCR反应中NO2促进了氧化还原反应的进行,9Mn(Mn含量为9%)催化剂在250℃时NOx转化率达最大值(96.58%),远高于标准SCR反应的NOx转化率.(4)表征结果表明,增加Mn含量提高了晶格氧和Mn4+的含量,使SO2氧化率和NOx转化率均增加;但过高的Mn含量会导致催化剂表面活性物质积聚,导致晶格氧和Mn4+含量下降,从而降低锰基催化剂的氧化还原性能.研究显示,在实际运行温度范围(150~400℃)内,应选择合适的Mn含量的催化剂,保证较高的脱硝效率,降低SO2的氧化率.

介质阻挡放电协同V_(2)O_(5)/微孔TiO_(2)催化剂宽窗口脱硝

活性窗口窄是钒钛基催化剂在介质阻挡放电NH3选择性催化还原(SCR)中的关键限制因素之一。采用水热法制备的V_(2)O_(5)/微孔TiO_(2)催化剂,在介质阻挡放电的协同作用下具有明显的宽NH3-SCR活性窗口特征。通过对比空管、4V/TiO_(2)和该微孔载体钒钛催化剂室温下的催化性能,以及催化剂在N_(2)/O_(2)、N_(2)/O_(2)/NH3、N_(2)/O_(2)/NO气氛下的反应行为,分析了该催化剂的催化反应机理,对微孔载体催化剂进行了硫水耐受性测试,并采用XRD、SEM、BET、XPS、TGA、FTIR等方法对材料的微观形貌结构特征等进行了分析。结果表明:4V/MP-TiO_(2)催化剂的脱硝效率较常规钒钛催化剂提高了33.68%,在243~442 J/L内均能保持80%以上的脱硝效率,在降低能耗的同时具有良好的耐硫、水性能。这是由于微孔TiO_(2)整体结构疏松,具有丰富的孔结构,改善了载体的孔容,提高了催化剂的分散性,为NH3提供了更多的活性吸附位点,有利于拓宽活性窗口,同时微孔TiO_(2)提高了催化剂氧化NO的能力,有助于高能量密度区间快速SCR反应的进行。