脱硫脱硝后V2O5/AC在含NH3气氛中的再生及硫资源化的耦合过程研究

V2O5/AC具有很好的烟气同时脱硫脱硝能力,脱硫过程包括其对烟气中SO2的吸附、吸附饱和后SO2从其上的脱附(再生)及脱附出SO2的资源化。考察了同时脱硫脱硝后的V2O5/AC在含NH3气氛中的再生和硫资源化的耦合过程。研究了NH3注入量、再生温度、再生时间和尾气循环流量对再生效率、硫回收率及二次脱硫脱硝活性的影响。结果表明,再生温度和再生时间主要影响SO2的脱附,因而影响再生效率和二次脱硫脱硝活性;NH3注入量不影响SO2的脱附,但明显影响硫回收率和二次脱硫脱硝活性;尾气循环模式是提高硫回收率的重要方法,但在研究的条件下循环流量对再生效率、硫回收率和二次脱硫脱硝活性的影响不大。

柱状V2O5/AC中V2O5的分布特征对烟气脱硫活性的影响

采用过量浸渍(XS)、等体积浸渍(PV)和半等体积浸渍(HPV)方法,分别制得3种柱状V2O5/AC催化剂,并对其脱硫能力进行评价.结果表明:尽管这3种方法制取的催化剂总w(V2O5)相同(均为0.5%),但V2O5在柱状颗粒中的分布差异却很大;其中半等体积浸渍法制备的催化剂外层w(V2O5)最高,等体积浸渍法的w(V2O5)居中,过量浸渍法的w(V2O5)最低.脱硫前期,催化剂外层的w(V2O5)对脱硫活性的影响很大,外层w(V2O5)高的催化剂脱硫活性较高;脱硫后期,催化剂外层w(V2O5)对脱硫活性的影响变小,而内层w(V2O5)的影响变大,内层w(V2O5)高的催化剂脱硫活性较高.

V2O5/AC催化剂脱除烟气中SO2的微观动力学研究

利用热重分析仪对V2O5/AC脱除SO2的微观动力学进行了研究,考察了催化剂V2O5的含量〔w(V2O5)〕、反应物SO2和H2O的浓度〔φ(SO2)和φ(H2O)〕及反应温度对催化剂增重分率的影响,并采用微孔填充模型描述V2O5/AC的脱硫行为.模型研究表明:V2O5/AC脱除SO2反应速率由吸附-催化剂表面化学反应控制,SO2和H2O的吸附可用Langmuir-Hinshelwood模型分析.将活性组分表面分率和V2O5/AC的微孔孔容随反应的变化用参数n表示,n类似于反应级数,以表示二者对反应的影响程度.

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。

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 .

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。

活性焦性质对V_2O_5/AC催化剂还原NO_X的影响

考察了活性焦载体制备条件和性质对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂选择催化还原ＮＯ的影响．结果表明，活性焦载体的表面积较大有利于 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂的 ＳＣＲ活性，但活性焦中的炭对 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ活性也有重要的影响．ＳＯ２的存在对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂活性有显著的促进作用，但这与活性焦载体的活化条件和性质无关．

纳米V_2O_5/AC催化剂脱除烟气中NO的研究

以质量分数20%硝酸改性后的柱状活性焦(AC)为载体,通过负载水热法合成的带状纳米V2O5,制备出了带状纳米V2O5/AC催化剂(SV/AC)。将SV/AC和传统浸渍法制备出的V2O5/AC催化剂进行脱硝催化性能测试比较,实验结果表明:在烟道温度为200℃,空速为6 000 L/(kg·h),体积分数φ(NO)=0.05%,φ(NH3)=0.05%,φ(O2)=5%,N2为平衡气体,V2O5负载量(质量分数)为1%的条件下,SV/AC的脱硝率可达45.36%,较AC,NAC,V2O5/AC分别提高了39.5%,23.07%,8.04%。SEM和EDS发现SV/AC催化剂的表面孔隙结构较V2O5/AC,NAC,AC更为发达,BET显示SV/AC的微孔率可达61.9%,较AC,NAC,V2O5/AC分别增加了39.6%,4.3%,14.0%。在实验条件相同的情况下,研究了添加Cu,Fe,Mo,Ce的金属氧化物对带状纳米V2O5/AC催化剂脱除NO性能的影响。实验结果表明:添加了Fe2O3后的带状纳米V2O5/AC催化剂的脱硝性能最佳,在Fe2O3和纳米V2O5的负载量均为1.0%时,催化剂的脱硝率达到最大值,为49.72%,比SV/AC提高了4.36%。

燃煤烟气中碱金属化合物对V_2O_5/AC催化剂低温脱硝的影响:NH_3的吸附与氧化

采用湿法浸渍-再干燥法将K2O和K2SO4担载到低温SCR催化剂V1/AC上,模拟研究了烟气中超细碱金属颗粒物对V1/AC催化剂脱硝活性的影响。结果表明,两种含K化合物的引入均导致了该催化剂的失活,明显抑制了NH3在催化剂上的吸附,尤其是热稳定性较低的吸附;K2SO4的抑制作用明显小于K2O,这与它们对催化剂SCR活性的影响规律相一致。K2O的担载对催化剂表面的氧化性能影响较小,但由于其能抑制NH3的吸附而引起催化剂的失活;K2SO4的担载则增加了催化剂表面吸附态的NH3在O2气氛中被过度氧化为NO的可能性。

同时脱除烟气中硫和硝的V _2O_5/AC催化剂研究

通过在固定床微反应器上对同时脱硫脱硝催化剂的研究,发现将V2O5 担载在活性焦 (AC)上制得的V2O5 /AC催化剂可在 200℃同时脱除烟气中的SO2 和NO,其活性明显高于纯AC。V2O5 /AC催化剂的脱硫脱硝活性与催化剂中钒的质量分数有关,随着V2O5 质量分数从 0. 5%增至 9%,硫容从 3%增加到 12%,脱硝率在V2O5质量分数为 0. 5%到 3%时脱硝率稳定在 60%左右,继续增加V2O5 质量分数,脱硝率降低。程序升温脱附 (TPD)和红外光谱 (FTIR)表征结果显示在脱硫脱硝过程中,催化剂表面有H2SO4, 铵盐和VOSO4 生成, VOSO4 的质量分数随催化剂中V2O5 质量分数的提高而升高。使用后的催化剂可通过 5%NH3 在 300℃再生,再生后催化剂的脱硝活性明显增加,NO转化率从新鲜样的 67%提高到接近 100%,对SO2 的吸附也比新鲜样有所增加。

V_2O_5/AC捕获的Hg在再生过程中的释放行为研究

研究了V2O5/AC捕获的Hg在再生和程序升温脱附(TPD)过程中的释放行为,考察了再生后V2O5/AC对Hg0的捕获能力。结果表明,热再生(Ar,400℃)或NH3再生(NH3/Ar,300℃)过程会使V2O5/AC捕获的大部分Hg重新释放,释放率分别为81%和94%。由于AC的还原作用,再生过程中释放的Hg以Hg0的形式为主。TPD结果表明,V2O5/AC捕获的Hg在Ar和NH3/Ar气氛下的释放行为明显不同。气氛中NH3对Hg的释放具有明显的促进作用,使Hg的释放在300℃前基本结束。但在Ar气氛下,Hg在400℃后仍有释放,致使热再生时Hg的释放率低于NH3再生时的释放率。但当NH3的体积分数由1%增加到5%时,汞的释放率变化很小。温度足够高时,两种气氛下Hg的释放率趋于一致。再生方法对V2O5/AC二次捕获Hg0的能力影响不大,两种气氛下再生后的V2O5/AC对Hg0的捕获能力差别很小,较新鲜V2O5/AC对Hg0的捕获能力有所降低,但仍高于载体AC对Hg0的捕获能力。

柱状V_2O_5/AC催化剂低温选择性催化还原NO的研究

为了研究柱状活性焦负载V2O5选择性催化还原NO的性能,采用等体积浸渍法制备一系列柱状V2O5/AC催化剂,采用工业分析、元素分析、SEM、BET对催化剂进行表征。结果表明,柱状活性焦表面具有大量的孔隙结构,硝酸改性提高活性焦的氧含量、比表面积和微孔率。同时研究了V2O5负载量、反应温度、O2浓度、空速等因素对NO脱除率的影响。结果表明,在V2O5负载量为3%、反应温度150 ℃,O2体积分数为5%,空速2500L/(kg·h)时NO的脱除率可达61.89%。

V2O5/AC中温SCR催化剂的制备及其脱硝性能研究

以廉价的活性炭为载体,负载1%V2O5,制备出了中温V2O5/AC催化剂,其脱硝率在350-400℃可达60%以上。采用低温N2吸附法和傅里叶红外光谱法对催化剂进行了表征。结果表明,负载V2O5导致催化剂的比表面积降低,但是有利于SCR（选择性催化还原）反应的中孔增多,因而脱硝率较AC增大。H2SO4、HNO3、HCl酸化可以增大V2O5/AC的脱硝率,其中HNO3酸化效果最好,在350~400℃脱硝率可达75%以上,其原因是增大了表面的含氧官能团。

K_2SO_4的添加对V_2O_5/AC催化/脱硫剂脱硫活性的促进作用

将K2SO4以等体积浸渍法担载在1wt%的V2O5/AC(V1/AC)催化/脱硫剂上,制备了K担载量分别为0.5wt%和1.0wt%的K2SO4-V1/AC催化剂.结果表明,K2SO4的担载显著促进了V1/AC催化/脱硫剂的脱硫活性,延长了SO2的穿透时间,增加了有效硫容;再生后二次脱硫活性基本得以恢复,促进作用继续保持,因此是该催化/脱硫剂的有效助剂.对于较高的K担载量(1.0%),适度升高再生温度至350oC有助于其二次活性的恢复.另外,在K2SO4担载的V1/AC催化剂上,脱硫过程中有K2S2O7的形成,但只是中间产物而不是最终稳定产物,其对V1/AC催化/脱硫剂脱硫活性的促进作用,体现在中间物K2S2O7作为一个运输载体,促进了SO2的氧化产物SO3从催化剂氧化活性中心位置向周围孔道、储存位转移的过程,从而使得SO的高转化率得以更长时间的保持.

碱金属化合物对V_2O_5/AC催化剂低温脱硝的影响

研究了碱金属化合物(K2SO4)对活性炭(AC)担载五氧化二钒(V2O5)组成的V2O5/AC催化剂的低温脱硝活性的影响。发现在V2O5/AC催化剂表面负载碱金属化合物(K2SO4)后其脱硝活性大大降低。用等体积浸渍法制备了V2O5/AC催化剂和Kx-V2/AC(x=0.5,1,2)催化剂。采用5种模型对动力学实验数据进行关联。结果显示,无论V2O5/AC催化剂是否负载K2SO4,Eley-Rideal模型均比其他模型可更好地描述SCR脱硝反应,碱金属化合物(K2SO4)的存在提高了反应活化能,但并不改变反应机理。

V_2O_5/AC催化剂低温催化的NO-NH_3-O_2反应──SO_2,V_2O_5担载量和反应温度的影响

就ＳＯ２，Ｖ２ＯＴ担载量和反应温度对活性炭担载的Ｖ２Ｏ５催化剂还原ＮＯ活性的影响进行了研究。发现ＳＯ２对此催化剂具有明显的促进作用，这种促进作用与Ｖ２ＯＴ担载量和反应温度有密切的关系，在较低Ｖ２ＯＴ担载量时，ＳＯ２对催化活性有明显正效应。

V_2O_5/AC在含SO_2气氛中对气态Hg^0的吸附脱除研究

利用固定床反应器研究了模拟烟气(N2、SO2、O2)气氛下,气态Hg0在V2O5/AC催化剂上的吸附脱除行为.考察了V2O5担载量、SO2浓度和吸附温度等对V2O5/AC吸附脱除Hg0的影响,并对V2O5/AC上吸附汞的形态进行了XPS分析表征.研究发现,V2O5/AC对Hg0的吸附能力远大于载体AC.汞的吸附量与V2O5/AC中V2O5的质量分数有关,随着V2O5质量分数从0.5%增加到1.0%,汞的吸附量从75.9μg.g-1增加到89.6μg.g-1(无氧)和115.9μg.g-1增加到185.5μg.g-1(有氧),远高于相同吸附条件下的AC上的汞吸附量(9.6μg.g-1和23.3μg.g-1).SO2对Hg0的吸附有促进作用,主要是由于SO2和Hg0在V2O5/AC上发生了化学反应.但是当SO2体积分数从500×10-6增加到2 000×10-6时,V2O5/AC对汞的吸附量只增加了5%.不同温度下的实验结果表明,V2O5/AC催化剂在150℃左右的吸附脱除Hg0的能力最高,汞的吸附量达到98.5μg.g-1(无氧)和187.7μg.g-1(有氧).XPS分析结果表明,在V2O5/AC催化剂表面有HgO和HgSO4生成,证实了V2O5和SO2的作用.

SCR烟气脱硝技术SO_2催化反应动力学机理分析

SCR烟气脱硝中的V_2O_5/AC催化剂能使SO_2反应生成SO_3,而其生成的SO_3与NH_3反应的产物会对空预器造成严重的破坏。为了揭示SO_3与NH_3的反应机理,进而减弱SO_3与NH_3的反应,建立了H2O-SO3和H2SO4-NH3反应动力学模型。通过模型计算,分析了H_2O-SO_3和H_2SO_4-NH_3的反应吉布斯自由能、反应速率常数,以及反应温度对反应速率的影响。模拟结果表明:温度在550K^800K的范围内,H_2O-SO_3和H_2SO_4-NH_3反应能自发进行,且为不可逆反应;在相同的氮硫比、反应温度的条件下,H_2O-SO_3和H_2SO_4-NH_3的反应速率常数逐渐变大,反应温度的升高对于H_2O-SO_3和H_2SO_4-NH_3反应的影响明显。因此在SCR脱硝过程中要抑制(NH_4)_2SO_4或是NH_4HSO_4的生成最关键部分是抑制SO_3的生成。

V_2O_5/AC催化剂低温SCR烟气脱硝研究进展

V2O5/AC催化剂是当前低温SCR烟气脱硝催化剂的研究热点,结合国内外对脱硝机理以及抗中毒能力方面存在的问题。综述了AC性质以及V2O5负载量对催化剂的影响,重点分析了对脱硝机理和催化剂中毒机理,指出了NH4HSO4是催化剂失活的关键物质,分析其在催化剂表面的反应行为,并为以后的研究提供方向。

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫(英文)

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫。研究发现,负载在活性炭上的硫酸氧钒极易被氧化为五价钒硫酸盐,这些五价钒硫酸盐具有很高的氧化SO2的活性,极大地促进了SO2在活性炭上的脱除。而且,通过煅烧可以将五价钒硫酸盐分解为五价钒氧化物,最佳煅烧温度为500℃,由于煅烧后用于储存硫酸的微孔孔容增加,SO2的吸附容量得到了进一步提高,由此表明,利用硫酸氧钒可以制备传统的V2O5/AC催化剂。为了获得完全氧化的钒物种,对煅烧后的催化剂进行了空气中预氧化,但由于含氧官能团的形成、炭载体的烧蚀以及钒的还原,预氧化不利于脱硫。此外,研究中得到初步证据证明脱硫过程中V2O5/AC催化剂中五价钒氧化物转变成了五价钒硫酸盐,结合五价钒硫酸盐所表现出的氧化SO2的能力,推测SO2在V2O5/AC上的脱除遵循以下机理:五价钒氧化物先转变为五价钒硫酸盐,后者催化氧化SO2为硫酸。