高温烟气脱硝催化剂的研究进展

氨气选择性催化还原(SCR)技术是一种广泛应用于工业排放氮氧化物(NO x)脱硝的方法。大型燃气轮机、船舶和柴油车等排放的烟气温度往往高于450℃,这要求催化剂在高温环境下兼具良好的催化活性、选择性以及稳定性,故开发高温SCR催化剂是脱硝领域中极具挑战的问题。综述在高温催化脱硝条件下分子筛催化剂(Cu基分子筛和Fe基分子筛)和金属氧化物催化剂的研究现状,分析了高温SCR催化剂的催化性能和理化特征,并提出影响高温SCR催化剂催化性能的关键因素。总结当前高温SCR脱硝技术存在的挑战,同时对未来的发展方向进行展望。

制备条件对Mn-Fe/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

通过浸渍法制备了一系列Mn-Fe/TiO2催化剂,并采用XRD技术对其进行了表征,考察了锰前体种类、负载量(活性组分质量占载体质量的百分比)、Fe含量(Fe物质的量占活性组分物质的量的百分比)、焙烧温度等因素对催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响。实验结果表明:以乙酸锰为前体制备的催化剂的脱硝活性明显高于以硝酸锰为前体制备的催化剂;负载量的增加有利于脱硝活性的提高,而Fe的添加对提高催化剂的活性有重要作用,但Fe含量超过15%后,对催化剂脱硝性能的影响并不明显;焙烧温度超过650℃时会使活性组分的结晶度提高,导致脱硝活性的降低。在锰前体为乙酸锰、负载量为15%、Fe含量为15%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为6 h、反应温度为200℃的条件下,Mn-Fe/TiO2催化剂的NO转化率约为95%。

烟气脱硝低温选择性催化还原金属氧化物催化剂的研究进展

低温选择性催化还原(SCR)技术具有很高的脱硝效率。概述了低温SCR金属氧化物催化剂的制备方法和性能,分析了催化剂的失活原因和再生方法,探讨了催化反应的机理,并介绍了低温SCR技术在工业烟气脱硝中的应用案例。SCR催化剂未来的发展不仅要以低温下的高活性和高选择性为主要目的,还要考虑到催化剂的抗失活性能(如抗硫性和抗水稳定性)和操作温度范围,使其可广泛应用于不同的工况中,以满足我国日益提高的环保要求。

活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理

随着国家环保标准越来越严格,针对典型燃煤工业锅炉排烟温度低,烟气量小特点,为了满足烟气NOx超低排放要求,催化氧化脱硝是理想的技术。为了研究活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理,利用固定床反应装置研究70~110℃低温烟气活性焦催化氧化脱硝过程,考察温度、烟气中O2对脱硝的影响。此外,通过解析活性焦77 K条件下N2吸/脱附等温线获得其孔径分布及比表面积、利用XPS表征活性焦炭基质及表面化学特性、应用TPD获取反应前后活性焦升温脱附曲线,研究活性焦催化氧化脱硝及活性焦热再生机制。结果表明:70~110℃内,温度越低活性焦催化氧化脱硝的性能越好;活性焦催化氧化脱硝初始阶段,逸出的少量NO2来自于NO和活性焦表面多聚芳环边缘的碱性含氧官能团CO反应;活性焦表面酸性含氧官能团抑制NO的吸附,而炭基质多聚芳环是构成炭基质的主要物质,其π键提供电子促进催化脱硝;无O2条件下NO作为电子受体占据吸附位,O2存在时由于O2获得π键提供的电子形成反应中间体,与NO生成NO2。活性焦催化氧化NO最终可达到低温烟气脱硝的目的,然而,由于活性焦中碳的还原作用,热再生并不能将活性焦催化氧化生成的NO2脱附,而是以NO的形态伴随着CO2脱附下来。

γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂选择性催化还原烟气脱硝

以γ-Al_2O_3作为载体,先后负载CeO_2,MnC_2O_4,Fe(NO_3)_3,CrO_3,Ni(NO_3)_2,NH_4VO_3等多种金属组分制备γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂,并用于模拟烟气的选择性催化还原脱硝。通过SEM和XRD技术对催化剂进行了表征。表征结果显示:Fe,Mn,Cr的添加能增加催化剂的低温催化活性、提高催化剂的N2选择性;γ-Al_2O_3对活性金属氧化物的负载效果良好。实验结果表明:各金属化合物的最佳加入量为w(MnC_2O_4·2H_2O)=2 0%,w(Fe(NO_3)_3·9H_2O)=1 5%,w(CrO_3)=10%,w(Ni(NO_3)_2·6H_2O)=5%,w(NH_4VO_3)=10%,w(CeO_2)=5%,w(γ-Al_2O_3)=35%;以在最佳正交实验条件下制得的γ-Al_2O_3负载多金属复合物为催化剂,在脱硝反应温度为205℃的条件下,NO转化率为96.7%;γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂经5次重复使用,NO转化率仍可稳定在94%左右。

Cu/HZSM-5催化剂低温SCR脱硝实验研究

采用浸渍法制备了不同Cu负载量的系列Cu/HZSM-5脱硝催化剂,通过XRD、H2-TPR、NH3-TPD、in situ DRIFTS等多种表征手段对催化剂进行了表征,并对其低温NH3-SCR脱硝性能进行测试。结果表明,Cu/HZSM-5催化剂在中低温均展现出较好脱硝效率,Cu负载量为20%的Cu/HZSM-5中低温脱硝效果最佳,288℃达到最大为96.89%,200～400℃温度范围脱硝效率均在80%以上。Cu物种高度分散在载体表面,未改变HZSM-5晶体结构。Cu/HZSM-520%催化剂具备丰富酸性位、优异的氧化还原性能,在NH3-SCR反应过程中只存在E-R机理,L酸性位在低温脱硝反应中发挥重要作用。

复合载体对选择性催化还原催化剂低温脱硝性能的影响

采用浆液浸涂法在堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆Al2O_3-TiO_2-ZSM-5分子筛复合载体,并通过浸渍法负载活性组分Mn-Fe-Ce,制备了M/ATZ-CC选择性催化还原催化剂。考察了催化剂的低温脱硝活性和抗水性能,表征了催化剂的物性参数和氨-程序升温脱附性能。实验结果表明,M/ATZ-CC催化剂具有优异的脱硝活性和抗水性能,在反应温度为160℃、水蒸气加入量为10%(φ)、NO体积分数为0.1%、n(NH_3)∶n(NO)=1、O_2体积分数为3.0%、体积空速为3 000~10 000 h^(-1)的条件下,NO去除率在80%以上。表征结果显示,该催化剂的比表面积、孔径、弱酸酸量、中强酸酸量和总酸量得到了显著提高。

液相共沉淀法制备MnO_2/CNFs催化剂及其低温脱硝性能

以碳纳米纤维为载体,采用液相共沉淀法制备MnO_2/CNFs催化剂并将其应用于低温选择性催化还原(SCR)NO,利用BET,XRD,FESEM,EDS,TEM及XPS对催化剂的微观形貌、结构特征、元素组成以及价态分布进行表征。结果表明:催化剂的活性组分是MnO_2,且以无定型态负载于CNFs表面。在80~180℃下进行低温脱硝活性的测试。当负载量为6%时,MnO_2/CNFs催化剂的脱硝性能最为优异,在80℃时脱硝率就达到了65.25%,当温度升高至180℃时脱硝率达95.25%。无定型结构、良好的分散性以及较高的表面吸附氧含量是MnO_2/CNFs催化剂具有优异低温脱硝催化活性的主要原因。本研究在未经过任何酸处理的情况下使MnO_2负载在CNFs上,很大程度上减小了对环境的污染。

钒钛SCR脱硝催化剂低温研究进展

由于商用钒钛SCR催化剂存在活性温度偏高等缺点,开发低温高活性的催化剂体系已成为国内外研究的热点。分析了钒钛催化剂低温SCR反应的脱硝机理,探讨了催化剂性能的低温改性方法和努力方向,介绍了催化剂中毒方面的研究进展,为催化剂的完善和低温SCR的深入研究提供参考。

H_(2)-SCR改性铂系催化剂低温脱硝的应用及性能强化挑战

氮氧化物(NOx)的排放严重危害了生态环境和人类健康,其主要来源有固定源烟气排放和移动源尾气排放。近年来,利用氢气选择性催化还原(H_(2)-SCR)改性铂系催化剂控制移动源NOx的相关研究引起了广泛的关注,由于不同的改性方法可以促进铂与载体之间的电子迁移,从而形成双功能反应机制酸位点,因而通过深入认识铂系H_(2)-SCR催化剂的NOx催化反应机制并获得良好的改性方法对于开发高效移动源脱硝催化剂具有深远的意义。本文综述了铂系H_(2)-SCR脱硝催化剂的种类,阐述了其表面的H_(2)/NO吸附机制、NO氧化还原机制和双功能反应机制,总结了提高铂系H_(2)-SCR催化剂的稳定性、抗硫性和选择性的强化方法。进一步阐述了金属氧化物和分子筛负载型铂系H_(2)-SCR催化剂可变的多价态,电子迁移能力,NO、H_(2)和O2在催化剂表面的反应机理,并对铂负载减量化降低成本的相关研究进行了展望。

低温下CO选择性催化还原NO_x的实验研究

进行了CO作为还原剂选择性催化还原低温烟气中NO_x的实验.主要考察了反应温度、活性金属负载质量比、活性金属种类3个因素对脱硝效率及CO转化率的影响.结果表明:考察温度窗口内(100~180℃),随着反应温度的升高,Cu-Co/Al_2O_3催化剂的NO脱除率逐渐升高,Cu-Mn/Al_2O_3催化剂的NO脱除率先升高后降低,CO转化率不断增大;随着活性金属负载质量比的改变,实验工况下Cu-Co/Al_2O_3和Cu-Mn/Al_2O_3催化剂活性金属负载质量比均为1.5时催化剂的脱硝性能最优;Cu-Mn/Al_2O_3的整体NO脱除率高于Cu-Co/Al_2O_3;8种催化剂中活性金属负载质量比为1.5的Cu-Mn/Al_2O_3催化剂在160℃下脱硝效果最好.

CeOx对低温选择性催化还原脱硝催化剂FeOx-MnOx/TiO2的改性研究

制备了不同CeOx负载量的(CeOx)n-(FeOx)0.1-(MnOx)0.4/TiO2催化剂(n、0.1、0.4分别为CeOx、FeOx、MnOx与载体TiO2的摩尔比),用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝,并对其进行结构和性能的表征。结果表明,适量负载CeOx能够显著提高催化剂的低温SCR脱硝催化活性。当n=0.07时,催化剂在160~180℃时的催化活性最高,脱硝效率可以达到99%以上。同时,水蒸气、SO2体积分数分别小于等于10%、0.02%时,该催化剂有较好的抗水性和抗硫性。表征结果显示,(CeOx)0.07-(FeOx)0.1-(MnOx)0.4/TiO2催化剂锐钛矿TiO2的相对结晶度低,耗氢还原峰温度低,并且面积大,表面Lewis酸位上的NH3稳定。因此,(CeOx)0.07-(FeOx)0.1-(MnOx)0.4/TiO2催化剂具有良好的低温SCR脱硝活性,并且稳定。

基于凹凸棒土催化双氧水分解的低温燃煤烟气脱硝

采用凹凸棒土为催化剂,在自主设计的固定床实验台上进行模拟燃煤烟气脱硝实验研究。考察了H_2O_2浓度、H_2O_2汽化温度、催化反应温度以及催化反应时间对催化脱硝性能的影响,分析了催化氧化反应后的液相成分。通过X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、BET比表面积测定等分析方法对不同反应时间凹凸棒土催化剂的理化结构特性进行表征。脱硝实验结果表明,在H_2O_2溶液浓度为4mol/L、流量为5mL/h条件下,NO脱除效率达到70%,NO脱除效率随着催化反应温度的升高先升高后降低,随H_2O_2浓度和H_2O_2汽化温度的增加而升高。离子色谱(IC)分析结果说明,NO被氧化后得到的液相成分主要为硝酸。结合上述实验结果可知,·OH氧化NO是脱除烟气中NO的主要作用机制。表征结果表明:不同反应时间下凹凸棒土催化剂的结构、成分、孔结构参数等基本保持不变。在4h反应时间内,NO脱除效率基本保持不变,这与催化剂表征结果相一致,说明凹凸棒土作为催化剂具有良好稳定性。

降低SCR脱硝装置最低投运负荷的策略研究

发电机组低负荷下,锅炉省煤器出口烟温往往达不到SCR脱硝装置运行要求。为解决这一问题,对现有省煤器旁路式解决方法进行分析,找出不足,进而提出了省煤器烟气旁路式和限流式加低温换热器的解决方案。在机组低负荷运行时利用这2种新方法,能够在不影响锅炉效率的前提下,实现脱硝装置稳定、高效运行;对于排烟温度较高的锅炉,采用省煤器限流式加低温换热器的方法,能够有效降低锅炉排烟温度,提高锅炉效率。

载体改性对Fe-Mn/AC低温选择性还原催化剂脱硝性能的影响

以经硝酸、柠檬酸、氧等离子体改性的活性炭(AC)和未改性活性炭为载体,以Fe、Mn为活性组分,采用等体积浸渍法制备了一系列Fe-Mn/AC催化剂。采用N 2物理吸附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征,研究了载体改性对Fe-Mn/AC催化剂脱硝性能的影响。结果表明:所研究的载体改性方法主要是通过调控活性炭表面含碳氧双键官能团的数量来改善NH 3的吸附特性,从而提高烟气低温选择性还原(SCR)反应的脱硝率;所研究的改性方法不会对Mn、Fe活性组分产生显著影响;硝酸和柠檬酸改性的Fe-Mn/AC催化剂在反应温度120℃和空速8000 h-1条件下,脱硝率均为95%左右;柠檬酸可以替代硝酸,用于低温SCR催化剂载体活性炭改性,从而便于工业生产。

低温NH_(3)-SCR反应中催化剂形貌效应的研究进展

NH_(3)选择性催化还原(NH_(3)-SCR)是消除氮氧化物最主要的技术,相比于高温NH_(3)-SCR催化剂,低温NH_(3)-SCR催化剂由于其更广泛的应用范围,是目前该领域研究的重点。首先简单介绍低温NH_(3)-SCR脱硝技术应用背景,并指出目前存在的主要问题。然后分别从催化剂的孔结构、暴露晶面和特殊结构(核-壳、空心结构等)三个方面,综述形貌结构效应对催化剂在低温条件下的活性和抗硫抗水性能的研究进展。分析表明,通过对催化剂形貌结构进行优化,不仅可以调控催化剂的比表面积、表面活性位点(包括对活位点进行保护)和金属-载体间相互作用,还可以调节金属硫酸盐的吸附行为和硫酸氢铵在催化剂表面的分解行为,进而达到提高催化剂在低温条件下催化活性的目的。最后展望低温NH_(3)-SCR催化剂形貌效应的发展方向。

火电厂烟气脱硝技术及应用

概述了烟气脱硝技术,介绍了选择性催化还原脱硝技术SCR(Selective Catalytic Reduc-tion),以及影响其性能的主要参数烟气流速、氧气浓度、氨滑移、水蒸气浓度、催化剂和烟气温度等。针对目前广泛应用SCR技术存在的局限性,提出了低温SCR技术及SNCR(Selective Non-catalytic Reduction)与其他如SCR、再燃烧技术、低NOX燃烧器等技术的联用脱硝技术。

低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究现状及进展

综述了低温脱硝技术的研究现状,从活性组分和载体两个方面进行论述,活性组分分为贵金属和过渡金属氧化物,载体分为分子筛,活性炭,TiO_2,陶瓷等,研究表明负载型锰基催化剂低温活性良好,未来发展趋势主要解决低温脱硝催化剂抗硫抗水性差的问题,进一步研究SO_2毒化机理,加强催化剂稳定性,延长使用寿命使催化剂得以工业应用。

锰改性磁铁矿催化NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用水热法制备锰改性磁铁矿型催化剂用于烧结烟气选择性催化还原脱硝反应,研究水热反应温度对催化剂物理化学性能及脱硝性能的影响。结果表明,160℃水热反应制备的催化剂MnFe_(2)O_(4)-160表现出最佳的脱硝性能,在反应温度80℃即可达到90%的脱硝效率。提高锰的平均价态,促进表面吸附氧含量,增大比表面积,有利于提高锰改性磁铁矿催化剂的低温脱硝性能。

提高SCR反应器入口烟气温度的技术方法

SCR催化剂的活性受烟气温度影响,当反应器进口烟气温度降低到催化剂最低投运温度时,脱硝系统须退出运行。按照火电厂燃煤锅炉SCR脱硝装置的常规设计,在低负荷运行时经常出现SCR反应器进口烟气温度低于催化剂最低投运温度的情况,导致氮氧化物排放浓度超标。为了保证锅炉日常运行时SCR反应器进口的烟气温度满足催化剂投运条件,介绍了采用高温烟气加热、省煤器分段布置、旁路部分省煤器给水、提高锅炉给水温度等技术方法,并就其特点进行了对比分析。