选择性催化还原系统尿素分解研究进展

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术是降低柴油机氮氧化物(NO_(x))排放的有效手段,而在柴油机urea-SCR系统中,尿素分解在NO_(x)还原过程中起着重要作用。阐述了尿素分解的研究现状,重点讨论了副产物的反应路径和反应温度。分析了催化剂对尿素分解的催化作用,总结了减少沉积物的4种措施。提出了未来技术改进的3个方向:研究实际工况下的详细反应机理;使用详细分解机理进行数值模拟同时降低时间成本;使用催化剂提高中间体的反应速率。

Fe改性分子筛催化剂CH_(4)选择性催化还原N_(2)O

针对N_(2)O的CH_(4)选择性催化还原(CH_(4)-SCR),采用浸渍法制备了系列Fe改性分子筛(BEA、ZSM-5、SSZ-13)催化剂。实验结果表明:2%Fe-BEA(负载量2%(w))具有较高的催化活性,在进气(N_(2)O 40%(φ,下同),CH_(4)10%,N250%)总流量为50 mL/min、反应器气时空速为12000 h^(–1)的条件下,250℃时的N_(2)O转化率达99.5%,CH_(4)转化率达94.6%;反应器连续运行20 h,N_(2)O转化率基本保持不变,CH_(4)转化率仅略有下降。表征结果显示,2%Fe-BEA较高的催化活性与其易形成大量离子态Fe^(3+)活性物种密切相关,而2%Fe-SSZ-13更易形成大量FeOx物种,故在3种分子筛催化剂中催化活性最低。2%Fe-BEA上N_(2)O的CH_(4)-SCR遵循自由基反应机理,形成羟基自由基和甲氧基自由基,并可经进一步氧化,通过甲酸盐路径生成CO_(2)和H2O。

煤粉工业锅炉的选择性非催化还原脱硝性能试验改进

采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝须克服脱硝效率偏低和氨逃逸严重等现象,对其进行试验改进可提升多种类型锅炉的脱硝性能。基于煤粉工业锅炉SNCR试验系统,通过试验测量2种炉膛结构、不同容量的煤粉工业锅炉炉膛温度分布,从喷枪支数、温度和SNCR等方面阐述对脱硝性能的影响,对4个供热站的15台锅炉进行SNCR优化改造,增加喷枪开孔和电磁流量计并改造SNCR系统管路,进而对SNCR优化改造效果进行评估,从而研究单喷枪和多喷枪组合对选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能的影响。结果发现:喷枪组合的脱硝效率一般优于单喷枪,主要取决于炉膛内温度分布,即需获得最佳脱硝反应温度和氨氮物质的量比及找到锅炉SNCR的最佳喷枪位置;当炉膛截面平均温度为800~900℃、氨氮比为1.5~2.0时,SNCR可达到较好的脱硝效率且氨逃逸较低;对供热站改造前后的脱硝反应剂用量进行分析,发现改造后的尿素用量比未改造前总体降低23.2%,液氧用量总体降低75.3%,即改造后的尿素用量和液氧用量均显著降低,说明供热站SNCR改造能够大幅降低煤粉锅炉的运行成本。

Mn-Fe/TiO_2低温NH_3选择性还原NO催化活性及其反应机制

采用共沉淀沉积法制备了Mn-Fe/TiO2NH3选择性催化还原(SCR)NO催化剂,80℃时即获得了92.5%的NOx转达化率,在(H2O)=6%和(SO2)=0.01%条件下120℃时转达化率保持在95%以上。X衍射光谱(XRD)结果表明,Fe2O3与与MnO2存在相互作用,两者均匀地分散在载体TiO2表面。傅立叶转换红外(FT-IR)及原位红外(SituIR)光谱分析得出反应机理为:Fe2O3为助催化剂,NH3主要以-NH2形式吸附在MnO2的Lewis酸中心上,与NO生成中间产物NH2NO,再分解成最终产物N2和H2O;少量以NH4+形式吸附在Brnst酸中心上。O2能同时增加Lewis酸中心和Brnst酸中心形成中间产物的途径。

选择性催化还原烟气脱硝反应器流场的模拟优化

为改善反应器的性能,分析了影响选择性催化还原(SCR)反应器性能的因素及其关系,阐明了流场均匀性对提高SCR反应器运行性能的重要性,指出优化流场是提高SCR反应器性能的有效措施.以一台660MW机组为例,对其SCR反应器入口烟道和反应器导流部件进行了模拟优化设计,得出了流场优化设计布置方案.结果表明:通过优化布置,可以提高喷氨格栅(AIG)截面和催化剂入口截面速度分布的均匀性,从而改善SCR反应器的运行性能.

Cu含量对Cu/Al-Ce-PILC上丙烯选择性催化还原NO反应的影响

采用聚合羟基复合阳离子合成交联粘土Al-Ce-PILC,经SO42-改性后,以浸渍法制备了用于C3H6选择性还原NO反应的铜基交联粘土催化剂Cu/Al-Ce-PILC.用XRD,XPS和TPR等技术对催化剂进行了表征,并考察了Cu含量对催化剂性能的影响.结果表明,Cu负载未改变Al-Ce-PILC的结构;w(Cu)=2%时,Cu物种以Cu+和Cu2+两种形式存在,催化剂具有最高的催化活性和较宽的操作温度范围,在反应气组成为0·22%NO-0·12%C3H6-2·0%O2-97·66%He,空速为24000h-1和温度为350℃的条件下,NO转化率可达56·4%,700℃下仍可达22·3%;w(Cu)=5%时,催化剂中有明显的CuO物相存在,该物相促进C3H6的深度氧化,从而降低了NO选择性还原反应的性能.

不对称硼催化反应的理论研究(Ⅰ)——噁唑硼烷催化苯基乙酮还原反应的对映体选择性机理

用 AM1方法研究了唑硼烷催化苯基乙酮还原反应的对映体选择性机理 ,结果表明 ,在此硼催化剂的作用下 ,苯基乙酮还原的对映体产物主要是 R构型 ,其主要原因是两种对映体的催化过渡态的活化能相差较大所致 .用过渡态活化理论计算所得光学产率 e.e.=95 % 。

载体酸性对铜基交联黏土催化剂上C_3H_6选择性催化还原NO反应的影响

采用聚合羟基复合阳离子合成交联蒙脱土A l-Ce-PILC,并分别用NH4NO3和(NH4)2SO4处理后,将其作为载体,采用浸渍法制备了应用于C3H6选择性催化还原NO反应的铜基交联黏土催化剂Cu/A l-Ce-PILC.用Py-IR,IR和DSC等表征技术研究了不同处理方式对A l-Ce-PILC的结构、酸性和催化剂活性的影响.结果表明,未经处理的A l-Ce-PILC中同时存在L酸和B酸,以L酸为主,Cu/A l-Ce-PILC上NO的最大转化率仅为18.5%;用NH4NO3处理提高了L酸量,NO转化率降低;而用(NH4)2SO4处理改变了A l-Ce-PILC的酸性结构,增大了B酸量,并形成了超强酸中心,催化剂上NO转化率显著提高,在350℃时达最大值50.2%.B酸对于Cu/A l-Ce-PILC上NO的还原是必要的,它有利于C3H6吸附并适度氧化为活性中间物种,其酸量和酸强度的增加是催化剂活性改善的主要原因.

NH_3选择性催化还原烟气中NO的反应动力学

采用自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在微型积分反应器上对NH3还原NO的反应进行了微观动力学试验,考察了温度、空速值对NO转化率的影响,并得出反应的微观动力学方程,确定了相关的动力学参数。通过小型试验台的试验,考察了反应气体在催化剂内部的传质、扩散过程对反应速率的影响,建立了催化剂有效因子的计算模型和宏观反应速率方程。试验结果表明,用该模型计算得到的理论值和试验数据具有良好的一致性。

选择性催化还原烟气脱硝反应器的变工况运行分析

建立了选择性催化还原烟气脱硝过程数学模型,对烟气脱硝反应器的变工况参数进行了计算分析,并研究了反应器入口烟气流量、温度和NOx浓度等参数变化对脱硝效率和氨逃逸量等参数的影响,为选择性催化还原烟气脱硝反应器的设计和运行提出了建议.

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的机理验证和分析

通过敏感性和反应途径分析,修正了A机理模型的部分反应参数,并利用实验结果及文献数据进行了验证,进而利用修正后的机理模型对加入CH4的选择性非催化还原(SNCR)反应进行深入分析。分析结果表明修正后的模型可准确模拟加入CH4的SNCR反应。在SNCR反应中加入CH4,其氧化反应使得OH和HO2等基元含量增加,激发了NH3形成NH2,在较低温度下促进了SNCR反应,减少了氨泄漏。CH4与NH3的氧化过程形成竞争,导致较高喷氨量时反应温度窗口向高温拓展。对固定氮总量(nNO+nNO2+nN2O+nNH3)和nTFN+nCO的分析表明,加入250μL/L左右的CH4可起到最佳效果。加入CH4还使SNCR反应速率大大加快,从而缩短了反应时间。相对于常规SNCR反应,在合适的反应温度下,加入CH4不会使N2O、NO2的产量增加,也不会产生明显的CO,nTFN和nTFN+nCO的排放量显著减少。

Ag/Al_2O_3催化乙醇和甲醚选择性还原NO_x反应机理的原位红外光谱研究

尽管C2H5OH和CH3OCH3是同分异构体,但在以Ag/Al2O3为催化剂选择性催化还原NOx时,还原剂C2H5OH比CH3OCH3具有更高的活性.原位漫反射红外光谱研究表明,C2H5OH和CH3OCH3在还原NOx反应过程中分别遵循不同的反应机理:在Ag/Al2O3催化C2H5OH还原剂选择性还原NOx的反应过程中,烯醇式物种(RCH=CH-O-)和NO3-物种是主要的反应中间体,二者相互反应性能很强,可以生成反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除率很高;而在Ag/Al2O3催化CH3OCH3还原剂选择性还原NOx的反应过程中,甲酸盐(HCOO-)物种和NO3-物种是主要的反应中间体,二者之间反应生成-NCO的活性较弱,因而NOx的去除率较低.

Pt/Al_2O_3蜂窝状催化剂上NO选择性催化还原反应动力学研究

采用多次涂层和浸渍法制备了蜂窝状Pt Al2O3催化剂,并在高空速和大气体流量条件下对无梯度循环式反应器和积分反应器上催化剂的活性进行了比较。同时采用循环式反应器对动力学数据进行了测定。根据Langmuir Hinshelwood模型和实验结果,推测了NO C3H6 O2体系的SCR反应机理,并导出了NO和C3H6反应速率的数学表达式。据此所计算的理论模拟值能够与实验值很好地吻合。实验结果表明,氧气浓度对NO和C3H6的反应速率有明显的影响,二者均随着氧浓度c(O2)的增加达到峰值,再增加氧气浓度时,C3H6的反应速率r(C3H6)保持不变,而NO反应速率r(NO)却下降,而且下降的程度随着温度的升高而加剧。同时,随着氧气浓度增加,r(NO)达到最大值时的温度亦随之下降。

选择性催化还原法(SCR)脱硝研究进展

概述了选择性催化还原法 (SCR)脱除NOx 的研究进展和SCR催化剂的开发情况 。

携带流反应器上混合过程对添加H_2的选择性非催化还原影响研究

采用柱塞流反应器(plug flow reactor,PFR)模型和Zwietering反应器模型对携带流反应器(entrained flow reactor,EFR)上添加H2的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)反应进行反应动力学计算分析。实验和计算结果表明:采用Miller98机制和Zwietering反应器模型可以较好地描述混合过程对添加H2的SNCR脱硝过程的影响。反应温度低于725℃时,化学反应速率低,反应主要受化学反应速率的控制,混合过程对NO还原反应影响很小。而温度高于725℃时,混合过程对NO还原的影响明显。反应产率分析表明,混合过程对添加H2的SNCR过程影响,主要以反应NH3+H=NH2+H2的途径使NH2活性基团减少,降低了脱硝效率。

选择性非催化还原化学机制简化与沉降炉内反应流动的数值模拟

化学反应动力学模型的准确性与计算量的矛盾是限制选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)数值模拟的主要因素。通过敏感性分析和引入准稳态假设,对包含60个组分、371个基元反应的SNCR详细机制—— A机制进行简化,得到包含28个组分、97个基元反应的骨架机制及最终的包含12种主要组分、8步总包反应的简化机制模型,减小了化学反应速率的计算量。进一步利用柱塞流反应器(plug flow reactor,PFR)模型计算,验证了反应温度、停留时间以及氨氮摩尔比等因素影响下简化模型的准确性,与常用的SNCR两步总包反应模型相比,有显著的改进。在此基础上,将简化机制的化学反应速率计算程序以用户自定义函数的形式加入Fluent软件,用一维几何模型验证了在商业计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台上使用简化机制进行SNCR反应流数值模拟的可行性,并进一步对沉降炉SNCR过程进行了CFD模拟,研究了温度、扩散、湍流等因素对SNCR的影响,模拟结果与实验吻合良好。

Ag/Al_2O_3选择性催化丙烯还原氮氧化物表面反应机理的原位红外光谱研究

在富氧条件下Ag/Al2 O3 对以丙烯为还原剂选择性催化还原NOx 的反应有很高的催化活性 .本实验成功地利用原位红外光谱分析手段 ,在真实的催化反应条件下 ,探讨了丙烯选择性还原NOx 的反应机理 ,证实了催化剂表面反应中间体Al NCO和Ag NCO虽在真空中稳定 ,但在实际反应条件下极为活泼 .催化剂表面上R ONO和R NO2 分解成NCO是整个反应的速度控制步骤 .这一结论与在真空系统条件下对其反应机理的研究结果一致 ,证明了在这一反应体系中两种研究方法的相关性 .同时本实验还从反应机理上探讨了催化剂的水蒸气中毒现象 .水蒸气的存在阻碍了催化剂表面R ONO和R NO2 的生成 ,并进一步阻碍了反应的速度控制步骤 ,即R ONO和R NO2 向Al NCO和Ag NCO的转化 ,但这是一种完全可逆的暂时中毒现象 .

选择性催化还原NOx的反应机理研究

选择性催化还原法(SCR)脱除NOx具有较高的效率,是目前工业中应用最广泛的工艺。催化还原NOx的反应过程相当复杂。概括了H2、CO、烃类、NH3和尿素等作为还原剂选择性催化还原氮氧化物的各种反应机理,详细论述了催化还原过程中形成的中间体,如亚硝基甲烷、烯醇式物质(CH2CH O)、NO2[NH4+]2、NOy、CxHyOzN、CxHyOz、NO+、NCO或CtHxOyNz等,并讨论了催化剂和载体表面上的氧空缺和活性中心对SCR的影响,展望了这一领域的研究方向。

富氧条件下烃类选择性催化还原NO_x研究进展——金属氧化物催化剂体系及NO还原反应机理

综述了负载或非负载的金属氧化物催化剂体系上,富氧条件下NO的非选择性催化还原反应性能及反应机理 着重讨论了还原剂种类、催化剂结构与化学性质对催化反应的影响及催化剂的耐水性和耐SO2性能

原位漫反射红外光谱研究氮氧化物在Ag-ZSM-5催化剂上的吸附态及选择性催化还原反应机理

利用原位分析方法对催化剂表面吸附态进行动态表征 ,对了解催化反应机理具有重要的意义。漫反射红外光谱是一种理想的原位方法 ,应用该方法在 2 98～ 773K范围原位考察了以丙烯为还原剂 ,NO在Ag ZSM 5催化剂上的吸附态及选择性催化还原过程。认为NO的选择性催化还原符合直接作用机理 ,还原的关键是形成有机 氮氧化物 (R NO2 或R ONO)中间体。O2 的作用是使C3H6 充分活化 ,并是有效产生有机