选择性催化氧化—催化还原耦合技术净化有机胺废气

采用自制的整体式蜂窝状Cu-Mn-Ce催化剂与FN-2型V-W/Ti脱硝催化剂级配组合,考察选择性催化氧化—催化还原耦合工艺对有机胺(乙醇胺和乙二胺等体积混合)废气的净化效果。实验结果表明:当体积空速10000 h^(-1)、有机胺质量浓度2000 mg/m^(3)、反应温度260℃时,在Cu-Mn-Ce催化剂的作用下,有机胺的非甲烷总烃转化率为96.4%,副产物中NH_(3)和NOx的选择性分别为13.67%和14.52%,二者的摩尔比接近于1;在催化氧化段体积空速6250 h^(-1)、催化还原段体积空速1000 h^(-1)、有机胺质量浓度1000 mg/m^(3)、反应温度260~280℃的条件下,经耦合工艺处理后,有机胺的非甲烷总烃转化率接近100%,反应器出口NH_(3)和N_(2)O未检出,NOx的选择性低于0.5%。

低SO_(2)氧化率钒钛基选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前烟气氮氧化物控制最主流的技术。商用SCR催化剂主要由V 2O 5-WO_(3)(MoO_(3))/TiO_(2)组成,其中V 2 O 5不仅对烟气中的氮氧化物有催化还原作用,同时也能促进SO_(2)的氧化,导致硫酸铵盐的生成,进而造成催化剂孔道堵塞,活性位点减少,使催化剂活性降低,脱硝效率下降。基于此,主要探讨了钒钛基SCR催化剂对SO_(2)的氧化机理及其研究进展,总结了国内外降低钒钛基SCR催化剂SO_(2)氧化率的一些主要措施,并对此进行了分析和讨论。

In/H-SSZ-13催化剂用于甲烷选择性催化还原NO_(x)反应的研究

采用浸渍法制备了不同比例In改性的In/H-SSZ-13催化剂.通过催化剂活性评价系统研究了In改性比例对In/H-SSZ-13催化剂NO_(x)转化率的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对In/H-SSZ-13催化剂的物理化学特性进行了深入分析.研究结果表明,添加In能够明显提高H-SSZ-13的CH_(4)-SCR反应催化活性,其中,15%In/H-SSZ-13催化剂的CH_(4)-SCR反应活性最佳,其最大NO_(x)转化率在550℃可达87.32%.尽管In比例的增加对H-SSZ-13的CHA结构没有明显影响,但催化剂表面的In_(2)O_(3)物种明显增加,并逐渐形成团簇.In在In/H-SSZ-13催化剂中以In O^(+)和In_(2)O_(3)两种赋形状态存在,In O^(+)是CH_(4)-SCR反应的主要活性中心,In_(2)O_(3)对NO_(x)转化没有明显作用,但在高温阶段会促进CH_(4)的氧化反应.

基于非道路用柴油机选择性催化还原混合器优化及验证研究

为了解决装载机空间小、筒式后处理无法布置的问题,提出一种U型非道路用的柴油机选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)系统混合器优化及结晶性能验证方案。首先,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件,对建立的3种柴油机U型SCR系统典型混合器结构模型进行了3种典型工况条件下湍流运动、速度场和氨(NH_(3))分布均匀性等性能的数值仿真分析,研究了不同混合器结构对NH_(3)分布及NO_(x)转化效率的影响。基于仿真结果分析,部分结构设计方案可以加速液滴破碎、水解和雾化过程,提高NH_(3)的分布均匀度,并提高SCR系统在新鲜状态下的NO_(x)转化效率,但这些方案更容易产生并累积结晶,从而导致SCR系统的NO_(x)转化性能下降。因此提出了一种组合导流装置、扰流板、出气孔板等设计的柴油机U型SCR系统混合器方案优化新方法,获得一款同心、内外筒式静态混合器结构,搭载装载机发动机结晶试验失效时长大于28.0 h。

铈基催化剂用于CO选择性催化还原NO_(x)的研究进展

CO选择性催化还原NO_(x)技术(CO-SCR)是利用烟气中CO作为还原剂,将NO_(x)还原为N_(2);与目前普遍应用的氨选择性催化脱硝(NH_(3)-SCR)相比,避免了氨还原剂的使用及逃逸等问题,且同时脱除CO和NO_(x)大气污染物,极具应用潜力。稀土金属铈氧化物因其优异的氧传递能力,可作为载体或助催化剂有效提高COSCR催化反应性能。本文系统比较以氧化铈(CeO_(2))作为载体和活性组分的两大类催化剂体系的CO-SCR脱硝性能,探讨烟气成分(O_(2)、SO_(2)和H_(2)O)对铈基催化剂CO-SCR活性的影响,揭示了催化剂的构效关系;并且归纳总结了铈基催化剂上CO-SCR可能的反应机理。可通过载体改性、活性金属掺杂、形貌调控、制备条件优化等手段,开发具有较宽反应温度区间及抗氧抗硫性能的铈基CO-SCR脱硝催化剂。

船舶尾气选择性催化还原脱硝中试平台的设计与应用

目前船舶尾气已成为我国除燃煤电厂、工业源和机动车之外的主要大气污染源,其污染防治也是全社会关注的热点。针对船舶尾气中的主要污染物氮氧化物(NO_(x)),设计了一套基于选择性催化还原方法的船舶柴油机尾气脱硝中试平台。该平台由船舶柴油机、催化剂模块、还原剂供给系统和尾气检测模块等四部分构成,可开展船舶柴油机不同工况下的排放特性测试、还原剂供给与混合和氮氧化物脱除等教学与探索性实验。该平台有助于船舶与海洋工程专业的学生在船舶大气污染减排的国家政策背景下,强化对船舶主推进动力装置、燃烧学、流体力学和环境催化等专业课的理解,掌握船舶尾气减排领域的系统设计与优化方法,培养其解决复杂工程问题的实践能力和创新意识。

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。

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。

选择性非催化还原烟气脱硝技术的研究现状与发展

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝技术广泛应用于燃烧后烟气NOx排放控制,尤其适用于循环流化床(circulation fluidized bed,CFB)锅炉烟气脱硝。SNCR技术工程应用的NOx脱除效率受到诸多因素的影响,现阶段CFB机组调峰运行期间烟温过低易导致SNCR脱除性能不佳。本文系统阐述了SNCR技术的研究现状与发展,分析了影响脱硝性能的主要工艺参数,对比了各新型还原剂与活性添加剂对脱硝效率的增效特性,总结了不同SNCR反应动力学模型的特点及模拟计算关键反应机理。CFB锅炉二次风口布置SNCR脱硝喷枪、喷枪错位布置及非定速雾化喷射等优化方式可一定程度提高脱硝效率;负载氨基还原剂、活性添加剂、助燃剂等的高分子固体脱硝剂具有显著的低温增效性能;亲水性添加剂(乙醇、乙酸、过氧化氢)与碱金属化合物(碳酸钠、氢氧化钠、乙酸钠)用于SNCR低温增效脱硝的工程应用前景良好;结合机理实验与反应动力学模拟计算可进一步探明SNCR微观反应机理,为该工艺的增效优化提供理论参考。

金属/分子筛催化剂上甲烷选择性催化还原氮氧化物研究进展

CH_(4)选择性催化还原氮氧化物(CH_(4)-SCR)是一种潜在的新型脱硝技术。综述了近10年来CH_(4)-SCR脱除NOx体系中不同金属/分子筛催化剂及反应机理方面的研究进展,包括对催化剂反应活性位点、关键活性中间体和反应动力学的新认识,以及分子筛类型、负载金属类型和反应条件等关键因素对CH_(4)-SCR催化性能的影响,并提出了金属/分子筛类催化剂用于CH_(4)-SCR反应的研究展望。

基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术

为了降低火电厂烟气中的氮氧化物含量,减少环境污染,提出基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术。首先,以TiO_(2)为催化剂,以氨水作为还原剂,设计选择性催化还原反应器。然后,在设计反应器时,为提高脱硝效率,提高烟气与还原剂的接触面积和混合均匀性,设置喷射混合器、气流控制装置。最后,启动脱硝过程,将还原剂喷射到烟气中,在催化剂的作用下将烟气中的NO_(x)转化为氮气和水蒸气,达到火电厂烟气脱硝目的。实验结果表明,在火电厂烟气脱硝中,选择性催化还原法的脱硝率更高,说明该方法具有可行性。

选择性非催化还原脱硝氨逃逸及二次污染物排放

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N_(2)的NO_(x)净化技术,本文通过实验研究了温度对SNCR脱硝效率的影响,SNCR的反应温度窗口为950~1100℃,在温度为1050℃、NSR为1.5时达到最佳脱硝效率97%。模拟SNCR反应过程中氨逃逸及二次污染物排放情况,NO_(2)排放浓度随着NSR增加而降低,N_(2)O排放浓度和NH_(3)逃逸量随着NSR增加而增加。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取NSR为1.5为宜。

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。

选择性非催化还原脱硝性能的实验模拟分析

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N2的NOx净化技术,对SNCR脱硝性能进行实验模拟研究。考察温度、初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)和O_(2)含量等影响因素对脱硝效率的影响。结果表明:在950~1100℃的温度范围内,SNCR可以取得50%以上的脱硝效率;脱硝效率随氧含量增加逐渐下降;随着初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)增加,脱硝效率先增加后趋于平缓,最佳NSR为1.5。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取温度为950~1100℃、NSR为1.5、O_(2)含量为4.4%的条件时,能取得满意的脱硝效果。

选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

对一台HG-410／9．8-YW15型煤粉锅炉，在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原（selective non—catalytic reduction，SNCR）的改造，即对该锅炉采用了联合Reburning／SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时，NOx可以低于350mg／m^3（标准状态，6％O2，干烟气）；而当结合了SNCR运行时，NOx则达到了200mg／m^3以下，同时尾部氨泄漏小于7．6mg／m^2。低负荷情况下脱硝率较高，对于51％负荷（φNH3）／φNO）等于1．0），NOx降至160mg/m^3，而此时的尾部氨泄漏只有1．14mg/m^3。此外，根据负荷及φ（NH3）／φ（NO）的不同，单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38．2％-73．9％的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及CO排放等几乎没有影响，但会造成尾部排烟量的增加，即对锅炉效率造成了约0．5％的损失。

富氧条件下贵金属催化剂上丙烯选择性还原NO研究

用溶胶 -凝胶 ( Sol-gel)法制备了以 γ-Al2 O3 为载体 ,以 Pt,Pd和 Rh等为活性组分的单组分及双组分催化剂 ,在稀燃汽油机条件下评价了丙烯对 NO的选择性催化还原活性 .结果表明 ,在单组分催化剂中 ,催化剂的活性及顺序为 Rh( 73 % ) >Pt( 65 % ) >Pd( 4 7% ) ,最高活性对应的温度分别为 Pt( 2 2 5℃ ) ,Pd( 2 75℃ )和 Rh( 3 75℃ ) ,N2 选择性顺序为 Rh,Pd( >80 % ) >Pt( 4 8% ) ,氧化性顺序为 Pt>Rh>Pd. Sol-gel制备的双组分催化剂中的不同贵金属活性位具有一定的协同效应 ,可明显拓宽活性温度范围 ,其中以 Pt-Rh组合活性最好 . Rh/ Al2 O3 和 Pt/ Al2 O3 两种催化剂分层有序填装时 ,可提高 C3 H6的利用率 ,在 2 0 0～ 45 0℃范围内 ,可有效地催化净化 NO.

富氧条件下氮氧化物的选择性催化还原 Ⅰ.Ag/Al_2O_3催化剂上C_3H_6选择性催化还原NO的性能

利用自行研制的全自动催化剂活性评价装置和原位漫反射红外光谱仪 ,分别考察了Ag的负载量和形态、氧浓度及水蒸气添加对Ag/Al2 O3 催化剂上C3 H6选择性催化还原NO性能的影响 .结果表明 ,Ag的最佳负载量为 4 %～ 6 % ,此时粒径为 15nm左右的银簇粒子均匀地分散在Al2 O3 载体表面 .在GHSV =5 0 0 0 0h-1和θ =4 30～ 5 5 0℃条件下 ,4 %Ag/Al2 O3 上NO转化率可达 90 %以上 .反应过程中有机含氮化合物及NO2 的生成 ,导致NO和NOx 转化率间产生差异 .当氧浓度为 7%时 ,催化剂对NO选择性还原的催化活性最高 .水的添加阻碍了活性中间物种NCO及其前驱体的形成 。

Mn-Ce/AC催化剂低温NH_3选择性催化还原NO的性能

采用浸渍法制备了一系列Mn-Ce/AC催化剂,以NH3为还原剂,通过程序升温反应考察其选择性催化还原NO的催化性能。结果表明,氨氮比和空速对Mn-Ce/AC催化剂的催化活性有一定的影响。n(NH3)∶n(NO)=1∶1,空速为2 000 h-1时活性最佳,在反应温度接近90℃时NO脱除率达到90%,在120～250℃温度范围内,能保持99%以上的高脱除率。Mn-Ce/AC催化剂抗水和抗硫性能良好,在相对较高的温度下,催化剂仍能保持高的脱硝性能;低浓度的SO2对催化剂脱硝性能影响不大,但当SO2浓度上升到1 500μL/L时,NO的最高脱除率只有70%。

富氧条件下Cu/Al_2O_3催化剂上C_3H_6选择性还原NO的研究

以 Cu/Al2 O3 为催化剂 ,对富氧条件下 C3H6 为还原剂选择性催化还原 NO反应进行了研究 .活性评价结果表明 ,与高活性的 Ag/Al2 O3 催化剂相比 ,Cu/Al2 O3 催化剂选择性还原 NO的活性较低 ,N O的最高转化率仅为 4 0 % .在所考察的温度范围 ( 473～ 72 3K)内 ,红外谱图中不存在有机含氮化合物 ( R— ONO和R— NO2 )的特征振动吸收峰 .作为反应中间体—NCO的前驱体 ,有机含氮化合物在 Cu/Al2 O3 催化剂表面难以生成是造成催化剂选择性还原 NO活性低的直接原因 .在 Cu/Al2 O3 催化剂上 ,N O2 吸附能够优先发生 ,并以 NO3-物种的形式覆盖在大部分催化剂表面 .动态原位红外光谱实验发现 ,这种 NO3-表面物种与C3H6 的反应性较差 ,使生成有机含氮化合物的关键反应难以发生 ,但此时的催化剂表面有利于 C3H6 和 O2的完全氧化反应 ,这是导致 Cu/Al2 O3 催化剂选择性较低的根本原因 .

铜渣贫化的选择性还原过程

借助于金相分析、SEM和EDX等方法,研究炼铜炉渣加炭粉、通惰性气体搅拌选择性还原贫化过程。结果表明,通过选择性贫化过程,渣中残余铜含量可由5％降低到0．35％以下。随气体搅动时间延长,渣中Fe3O4含量降低,二价铁含量增加,有效地降低了渣黏度．促进冰铜滴沉降。在还原过程中,渣中Fe3O4含量逐渐降低,渣中主要存在的相组成为残余磁性氧化铁、(FeO)2·SiO2及FeO·CaO·SiO2的连续固溶体。每1kg铜渣配人17g炭粉既可满足还原反应要求。