低温SCR催化剂分类
低温SCR催化剂性能研究

摘要随着社会经济的不断发展,钢铁冶炼、火力发电、汽车尾气及垃圾焚烧等都会产生各种危害生态环境和人类健康的气体,其中氮氧化物(NO x)是较难治理又危害极大的气态污染物之一。
氮氧化物是形成光化学烟雾的主要前驱物,控制和治理氮氧化物污染一直是国际环保领域的研究热点。
在众多的脱硝方法中选择性催化还原法(SCR)的研究和应用最为广泛,以氨气为还原剂的SCR技术已在工业中广泛应用。
目前比较成熟的NH3-SCR催化剂是钒基催化剂,此催化剂具有较高的催化活性和抗硫性,工作温度是300~400℃,相应的脱硝装置位于除尘脱硫之前,烟气中高浓度的烟尘和SO2容易使催化剂堵塞或中毒,导致运行成本增加。
开发低温催化剂(250℃以下)从而将脱硝装置放在除尘脱硫之后,有效避免上述问题,因而这项研究工作深受国内外同行的重视。
锰基催化剂作为低温NH3-SCR催化剂的活性组分显现出优越的低温活性和N2选择性,而且价格低廉,制备工艺比较简单,有很广阔的应用前景。
本文自行设计了固定床NO x选择性催化还原性能评价系统。
研究发现,此两种催化剂都有非常好的低温选择性催化还原性能,在80℃时,NO转化率可达90%,N2选择性可达60%以上,在120℃时,NO转化率接近100%,这两种复合金属氧化物催化剂都是很优秀的NH3-SCR催化剂。
关键词:氮氧化物锰基选择性低温AbstractWith the continuous development of social economy, steel smelting, power generation, automobile exhaust and waste incineration will have a variety of ecological environment and human health hazards of gas, including nitrogen oxides (NO x) is more difficult to control and extremely harmful gaseouspollutants.The formation of nitrogen oxides are the main precursors of photochemical smog, nitrogen oxide pollution control, and governance has been the focus of international research in the field of environmental protection.Denitrification in many ways Selective Catalytic Reduction (SCR) of the study and most widely used ammonia as a reducing agent in SCR technology has been widely used in industry.The relatively mature NH3-SCR catalyst is vanadium-based catalysts, this catalyst has high catalytic activity and sulfur tolerance, operating temperature is 300 ~ 400 ℃, the corresponding device in the dust removal and desulfurization denitration prior to high concentrations of dust in flue gas and SO2easily blocked or poisoning the catalyst, resulting in increased operational costs.Development of low-temperature catalyst (250 ℃ or less) to the denitrification unit on after the dust removal and desulfurization, which can effectively avoid the above problems,so this research attention by domestic and foreign counterparts.Manganese-based catalysts at low temperature NH3-SCR catalyst as the active component showing excellent low-temperature activity and N2 selectivity, and low cost, relatively simple preparation process, a very broad application prospects.Study found that the two catalysts have very good low temperature performance of selective catalytic reduction, at 80 ℃, NO conversion rate of 90%, N2 selectivity of up to 60% or more, at 120 ℃, NO conversion rate close to100%, both mixed metal oxide catalysts are very good NH3-SCR catalyst.Key words: Nitrogen oxides Manganese Selective Low Temperature目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (6)1.1 NO X的危害及污染现状 (6)1.2 NO X的控制技术 (7)1.2.1 吸收法 (7)1.2.2 吸附法 (7)1.2.3 催化分解法 (7)1.2.4 等离子体治理技术 (8)1.2.5 选择性非催化还原(SNCR) (8)1.2.6 选择性催化还原(SCR) (8)1.3 SCR烟气脱硝技术存在的不足 (9)1.4 低温SCR及其催化剂 (9)1.4.1低温SCR技术 (9)1.4.2 非负载型金属氧化物催化剂 (11)1.4.3 负载型金属氧化及催化剂 (12)1.5小结与展望 (14)第2章实验系统及分析方法 (15)2.1实验系统 (15)2.1.1 催化剂活性测试系统 (15)2.1.2 催化剂评价 (15)2.1.3 实验室用仪器及设备 (16)2.2 实验材料 (17)2.3 催化剂制备 (19)2.4 催化剂表征 (19)2.4.1 晶体形态分析 (19)2.4.2 晶体形貌分析 (19)2.4.3 比表面和孔结构分析 (19)2.4.4 表面元素价态及元素分析 (20)2.4.5 热重分析 (20)2,4,6 程序升温脱附和程序升温还原分析 (20)第3章催化剂活性指标测试 (21)3.1 Mn/TiO2催化剂活性指标 (21)3.1.1 Mn的负载量催化剂活性影响 (21)3.1.2 温度对Mn/TiO2催化剂活性影响....................................................... ..223.1.3 O2对Mn/TiO2催化剂活性影响 (22)3.1.4金属元素Ce对Mn/TiO2催化剂的影响研究 (23)3.2 Mn-Ce/TiO2催化剂活性指标 (24)3.2.1 Ce的掺杂量对催化剂Mn-Ce/TiO2脱硝活性的影响 (24)3.2.2 温度对Mn-Ce/TiO2催化剂活性影响 (24)3.2.3 O2对Mn-Ce/TiO2催化剂活性影响 (25)3.3 不同金属元素掺杂对Mn-Ce/TiO2催化剂活性影响 (25)3.4 小结 (26)第4章SO2中毒实验 (28)4.1 SO2对Mn/TiO2、Mn-Ce/TiO2催化剂SCR活性的影响 (28)4.2 SO2对Mn-Ce/TiO2催化剂物化特性的影响 (28)4.2.1 BET和SEM表征分析 (28)4.2.2 XRD和XPS表征分析 (30)4.2.3 催化剂热重(TG)分析 (34)4.3 H2O和SO2同时存在时对Mn-Ce/TiO2催化剂活性影响 (35)4.3.1 先通入H2O,再通入SO2 (35)4.3.2 先通入SO2,再通入H2O (36)4.3.3 NH3通入先后对催化剂的影响 (36)4.4 本章小结 (37)第5章再生恢复实验 (38)5.1 热解再生恢复实验 (38)5.2 水洗再生恢复实验 (38)5.3 小结 (39)第6章结论 (40)6.1 主要结论 (40)6.2展望与建议 (41)附录 (42)附录1 实验使用气体规格参数 (42)附录2 实验主要仪器设备 (42)附录3 实验试剂药品 (43)参考文献 (45)致谢 (50)第1章绪论1.1 NO X的危害及污染现状五氧化二氮(N2O5)、四氧化二氮(N2O4)、三氧化二氮(N2O3)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等称为氮氧化物(NO x)错误!未找到引用源。
scr催化剂类型

scr催化剂类型摘要:一、SCR催化剂简介二、SCR催化剂的类型及特点1.钒基催化剂2.钨基催化剂3.钼基催化剂4.钯基催化剂5.铂基催化剂6.其他催化剂三、SCR催化剂的应用领域四、我国SCR催化剂的发展现状与展望五、SCR催化剂的选用与使用注意事项正文:一、SCR催化剂简介选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,简称SCR)催化剂是一种在工业废气处理领域广泛应用的催化剂。
它具有较高的催化活性,能够促进氮氧化物(NOx)等有害气体的转化,减少环境污染。
二、SCR催化剂的类型及特点1.钒基催化剂钒基催化剂是以钒为主要活性组分的催化剂,具有良好的抗硫性和抗水性。
钒基催化剂在低温条件下具有较高的活性,适用于处理低浓度氮氧化物。
但钒基催化剂的缺点是易受到碱性物质的影响,导致活性降低。
2.钨基催化剂钨基催化剂以钨为主要活性组分,具有较高的热稳定性和抗毒性。
钨基催化剂在高温条件下具有较高的活性,适用于处理高浓度氮氧化物。
但钨基催化剂的缺点是制备过程复杂,成本较高。
3.钼基催化剂钼基催化剂以钼为主要活性组分,具有较高的抗硫性和抗水性。
钼基催化剂在低温条件下具有较高的活性,适用于处理低浓度氮氧化物。
钼基催化剂的优点是制备过程简单,成本较低。
4.钯基催化剂钯基催化剂以钯为主要活性组分,具有良好的抗硫性和抗水性。
钯基催化剂在低温条件下具有较高的活性,适用于处理低浓度氮氧化物。
钯基催化剂的缺点是钯资源稀缺,成本较高。
5.铂基催化剂铂基催化剂以铂为主要活性组分,具有较高的催化活性和稳定性。
铂基催化剂在宽温度范围内具有较高的活性,适用于处理不同浓度氮氧化物。
但铂基催化剂的缺点是铂资源稀缺,成本较高。
6.其他催化剂此外,还有一些其他类型的SCR催化剂,如铁基催化剂、铜基催化剂等。
这些催化剂具有各自的优点和缺点,适用于不同的应用场景。
三、SCR催化剂的应用领域SCR催化剂广泛应用于工业领域,如电力、石油化工、钢铁、水泥等行业。
SCR脱硝高温型和低温型催化剂

SCR脱硝高温型和低温型催化剂按工作温度不同催化剂分为高温型和低温型。
高温型催化剂以TiO2、V2O5为主要成分,适用工作温度为280~400℃,适用于燃煤电厂、燃重油电厂和燃气电厂。
低温型催化剂以TiO2、V2O5、MnO 为主要成分,适用工作温度为大于180℃,已用于燃油、燃气电厂,韩国进行了燃煤电厂的工业应用试验。
SCR低温催化剂可分为4类:贵金属催化剂、分子筛催化剂、金属氧化物催化剂和碳基材料催化剂。
1 贵金属催化剂贵金属催化剂优点为具有较为优良的低温活性,缺点是生产成本高,同时催化剂易发生氧抑制和硫中毒等。
该类催化剂通常是采用Pt、Rh、Pd 等贵金属,以氧化铝等整体式陶瓷作为载体的催化剂,是SCR 反应中最早使用的催化剂,在20世纪70年代就已经作为排放控制类的催化剂而得到发展,但因易发生氧抑制和硫中毒等缺点,因此,在上个世纪八九十年代以后逐渐被金属氧化物类催化剂所取代,现阶段仅应用于天然气燃烧后尾气中以及低温条件下NO 的脱除。
在贵金属催化剂中,对Pt 的研究较为深入,化学反应过程为NO 在Pt的活性位上脱氧,然后碳氢化合物再将Pt-O还原。
Pt催化剂效率高,但其有效温度区间较窄限制了它的应用。
Kang M 等对1%(质量分数,下同)Pt /A12O3、20%Cu/A12O3及1%Pt+20%Cu/A12O3 3 种催化剂的活性作了对比研究试验。
实验结果表明,在3种催化剂中,Pt/A12O3催化剂的活性最高,并且水的存在会降低催化剂的活性及NO的氧化率。
他们采用Pt/A12O3和Cu/A12O3制备了双层催化剂,在O2存在情况下,Pt/A12O3首先促使NO氧化成NO2,而Cu/A12O3随后促进催化NO2脱除,以上2 种活性成分协调分工使得双层催化剂显著提高了SCR 的活性。
在200℃反应环境温度以下,双层催化剂的脱硝率大于80%。
SekerE等采用溶胶-凝胶法制备2%Pt/A O 催化剂,在150℃时NOx 转化率最高可达到99%,但当温度高于350℃时由于一些含氮物质氧化生成NO 和NO2,转化率则出现负值。
一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法

一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法摘要:本文首先简单介绍了低温SCR脱硝催化剂的一些相关概念。
然后选择了一种催化剂作为介绍对象,具体分析了应该如何制备和应用的方法。
关键词:低温SCR脱硝;催化剂制备;催化剂应用我国的污染状况越来越严重,为了解决这个问题,人们发明了很多新的科学技术。
低温SCR脱硝催化剂就是其中的一种,其对于氮氯化物的污染治理有着很好的效果。
一、低温SCR脱硝催化剂相关概念简述脱硝,顾名思义就是将硝脱离出来,当前主要有两种脱硝工艺,一是SCR (Selective Catalytic Reduction),即选择性催化还原法。
一种是SNCR(selective non-catalytic reduction),即选择性非催化还原法。
其中前者是当前世界主流的脱硝技术研究方向,也是发展最成熟的脱硝技术。
从过程上来讲,其属于炉后脱硝技术。
其作用时,需要含氧气氛、催化剂和氨、尿素等还原剂才能将烟气中的NOx还原成N2和水。
传统的SCR脱硝技术进行的温度多在三百摄氏度及以上,这就要求催化剂在布置时必须安排在高温的环境中,然而现实中,催化剂的放置地中存在大量的粉尘等物,非常容易出现催化剂中毒。
同时受历史因素的影响,我国火电机组中也没有预留其位置。
另外,我国的燃煤总体质量不高,严重损害了SCR的装置和催化剂。
低温SCR脱硝技术的进行温度在三百摄氏度以下,能够有效解决上述传统SCR脱硝技术存在的问题。
其反应机理目前尚未有一个比较统一的说法,因此此处所介绍的反应机理只是众多说法中比较流行的一种。
这种说法认为,低温SCR脱硝技术在进行过程中主要遵循的机理有两种,一种是LH机理,一种是ER机理,这两者不同时存在。
当前主要的低温SCR脱硝催化剂有锰、铜等金属氧化物制备的非负载型催化剂组分和负载型催化剂。
本文主要介绍的就是负载型锰基氧化物催化剂中的Mn/TiO2催化剂的制备和其在NH3作为还原剂时的应用情况。
SCR低温脱硝催化剂

SCR低温脱硝催化剂
在国家科技部基金项目的支持下,上海瀚昱环保材料有限公司利用自主研发的技术,设计并制造均质的MnOx-CoOx(CeOx)/TiO2蜂窝催化剂和堆垛式棒状催化剂,应用于低温SCR脱硝工艺中。
催化剂的适应温度为130℃~260℃。
最高脱硝效率可达90%以上。
低温催化剂的特点:
低温SCR脱硝催化装置布置于锅炉或工业炉的尾部,具有以下优点:
(1)布于地面上,受空间和管道的局限性小,易于与锅炉系统匹配,对其它相关装置影响小,建筑成本低,反应器材料耐温要求低,因此,脱硝装置总体成本可大幅度下降。
特别适用于现有的电厂脱硝改造。
(2)由于其位于除尘装置之后,因此烟气具有低温、低尘(或低硫)的特性,解决了催化剂的堵塞、磨损等问题,维护成本降低,使用寿命提高。
(3)减轻飞灰中的K、Na、Ca、As等微量元素对催化剂的污染或中毒,若在脱硫之后还可缓解SO2引起的催化剂失活等问题。
根据烟气条件可以对催化剂形式和反应器结构进行不同的设计。
本公司低温催化剂的结构有蜂窝式、三叶圆筒式、棒状、粒状等多种形式。
布置方式有两种堆垛横向式和蜂窝式。
其中堆垛横向反应器由反应器箱体和高活性催化剂组成,烟气经过堆垛横向反应器处理可使氮氧化物排放值小于10~50ppmv,氨逃逸小于5~10ppmv。
该系统为管道末端技术,由于采用低温下高活性的催化剂,可以方便安装在烟囱的前部,避免对前端设备及运行操作方面所产生的消极影响。
独特的布置方式方便催化剂的在线再生处理。
该系统可用于去除硝酸、己内酰胺制造厂以及燃气涡轮机、燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、发动机尾气中的氮氧化物。
SCR低温脱硝催化剂(知识参考)

SCR低温脱硝催化剂一、技术背景我国烟气脱硝市场中,选择性催化还原(SCR)技术是电站锅炉NOX排放控制的主要技术,SCR反应的完成需要使用催化剂。
目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂,因此催化还原脱硝的反应温度应控制在320- 400℃。
当反应温度低于300℃时,在催化剂表面会发生副反应,NH3与S03和H20反应生成(NH4)2S04或NH4HSO4减少与NOx的反应,生成物附着在催化剂表面,堵塞催化剂的通道和微孔,降低催化剂的活性。
另外,如果反应温度高于催化剂的适用温度,催化剂通道和微孔发生变形,从而使催化剂失活。
因此,保证合适的反应温度是选择性催化还原法(SCR)正常运行的关键。
由于电站锅炉在大气温度较低和低负荷运行时,烟气温度会低于SCR适用温度。
由于锅炉设计方面的原因,在低气温和低负荷条件下亚临界和超高压汽包锅炉烟气温度的缺口可以达到20℃以上,比直流和超临界锅炉更大,此时SCR停运,烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。
我国目前尚没有成熟的低温SCR 脱硝技术,需要使用复杂的换热系统才能应用SCR脱硝增加了能耗和设备投资,因此面临着艰巨的NOX减排困难。
根据环保部《火电厂大气污染物排放标准》是国家强制标准,火电厂在任何运行负荷时,都必须达标排放。
脱硝系统无法运行导致的氮氧化物排放浓度高于排放限值要求的,应认定为超标排放,并依法予以处罚。
目前全工况脱硝技术已经成熟,火电厂现有脱硝系统与运行负荷变化不匹配、不能正常运行、造成超标排放的,应进行改造,提高投运率和脱硝效率。
二、技术现状SCR低温脱硝催化剂,是洛阳万山高新技术应用工程有限公司为了解决汽包锅炉某些工况烟气温度过低和SCR低负荷运行时,导致SCR脱硝无法正常运行的技术难题,该技术是结合现有SCR脱硝工艺,从而实现SCR低温脱硝催化剂低温脱硝,SCR低温脱硝催化剂最为简单有效,由于烟气中的氮氧化物主要组成是NO(占95%),NO难溶于水,而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3,溶解能力大大提高,很容易通过碱液喷淋等手段将其从烟气中脱出。
低温SCR脱硝催化剂的研究

低温SCR脱硝催化剂的研究前言SCR脱硝技术是工业废气脱硝的一种重要方法。
其中,低温SCR脱硝技术在工业生产中得到了广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂是该技术的核心组成部分。
本文将对低温SCR脱硝催化剂的研究进行探讨,并分析其在实际应用中的优缺点。
低温SCR脱硝催化剂的研究历程低温SCR脱硝催化剂的研究历程可以追溯到上世纪80年代。
当时,人们开始研究在低温下如何将氮氧化物熔融性重超标排放的燃料中进行脱除。
随着科技的发展,人们逐渐发现铜以及铜系复合氧化物催化剂能够有效地提高SCR脱硝的活性,形成了具有独特性能的低温SCR催化剂。
目前,低温SCR脱硝催化剂的研究主要集中在优化组分、载体和加工工艺。
随着技术的发展,人们已经成功地开发出了一批高效、稳定、耐腐蚀、耐高温、低氨选择性的催化剂。
在用于空气净化等方面,取得了良好的应用效果。
低温SCR脱硝催化剂的优缺点低温SCR脱硝催化剂的优点:1.可在低温下起到明显的催化作用,降低了能源消耗,提高了工程的经济性;2.具有很高的选择性,减少了对其他气体组分的影响,对一些有害的副产物可以起到很好的净化作用;3.在反应过程中不会产生二氧化硫等有害物质,更加环保。
低温SCR脱硝催化剂的缺点:1.对氨气的含量和空气中水蒸气的含量有较高的要求;2.不同催化剂的适用范围不同,需要选择合适的催化剂;3.对氨选择性、抗空气干燥等性能要求较高。
因此,需要在实际应用中根据不同的实际情况进行催化剂选择和应用,以实现最优的脱硝效果。
结语总的来说,低温SCR脱硝催化剂的研究取得了很大的进展,其具有的优势得到了广泛的应用。
但是,在实际应用中也存在一些问题和局限性,需要注意选择合适的催化剂以达到理想的脱硝效果。
低温SCR催化剂

低温SCR催化剂催化剂是SCR技术的核心,其中MMNOx/TiO2、MNOx-CeO2/TiO2,MNOx/AI2O3、CuO/Tio2等在中低温X围内都表现良好的脱硝活性。
研究明确,以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和N2选择性,是低温SCR催化剂研究的焦点。
活性组分催化剂的活性组分在低温SCR反响过程中,对反响物的吸附以与电子传递起着至关重要的作用,直接决定着反响能否顺利进展,影响着催化活性和N2选择性的上下。
常见的低温SCR催化剂活性组分主要有活性氧化锰和二氧化铈二种。
活性氧化锰MNOx的晶格中含有大量的活性氧,能有效促进低温SCR脱硝反响的进展。
常见的锰的氧化物主要有MnO2、Mn2O3、M3O4和Mn5O8等,它们在SCR脱硝反响中的作用各不一样。
Kapteijn等研究发现MnO2催化剂具有较好的低温活性,而Mn2O3如此具有较高的N2选择性。
锰氧化物的催化活性顺序为:MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4。
研究发现,虽然纯的MNOx低温活性较高,但其N2选择性较差,且易受烟气中SO2和H2O的影响导致催化剂中毒。
通常将MNOx与其他氧化物结合,制备双金属或复合氧化物催化剂,以提高催化剂的活性和N2选择性,延长催化剂的使用寿命。
二氧化铈CeO2在低温SCR反响中具有良好的活性,在催化参加Ce元素,可提高催化剂的储氧能力,从而提高催化剂的活性。
贺泓等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂并考察了反响性能。
某某标等通过溶胶-凝胶法在MNOx/TiO2中添加Ce元素制备了MNOx-CeO2/TiO2催化剂,研究发现Ce的添加有助于提高NO的转换率。
顾婷婷等研究硫酸化改性后CeO2催化剂活性。
前人研究明确,CeO2具有较强的外表酸性和储存氧的能力,可以促进NH3在催化剂外表的活化和吸附。
催化剂载体载体是催化剂成型的关键,良好的催化剂载体不仅可以促进底物的吸附,提高催化活性,而且有助于催化剂的规模化生产和工业应用。
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低温SCR催化剂催化剂是SCR技术的核心,其中MMNOx/TiO2、MNOx-CeO2/TiO2,MNOx/AI2O3、CuO/Tio2等在中低温范围内都表现良好的脱硝活性。
研究表明,以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和N2选择性,是低温SCR催化剂研究的焦点。
活性组分催化剂的活性组分在低温SCR反应过程中,对反应物的吸附以及电子传递起着至关重要的作用,直接决定着反应能否顺利进行,影响着催化活性和N2选择性的高低。
常见的低温SCR催化剂活性组分主要有活性氧化锰和二氧化铈二种。
活性氧化锰MNOx的晶格中含有大量的活性氧,能有效促进低温SCR脱硝反应的进行。
常见的锰的氧化物主要有MnO2、Mn2O3、M3O4和Mn5O8等,它们在SCR脱硝反应中的作用各不相同。
Kapteijn等研究发现MnO2催化剂具有较好的低温活性,而Mn2O3则具有较高的N2选择性。
锰氧化物的催化活性顺序为:MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4。
研究发现,虽然纯的MNOx低温活性较高,但其N2选择性较差,且易受烟气中SO2和H2O的影响导致催化剂中毒。
通常将MNOx与其他氧化物结合,制备双金属或复合氧化物催化剂,以提高催化剂的活性和N2选择性,延长催化剂的使用寿命。
二氧化铈CeO2在低温SCR反应中具有良好的活性,在催化加入Ce元素,可提高催化剂的储氧能力,从而提高催化剂的活性。
贺泓等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂并考察了反应性能。
吴忠标等通过溶胶-凝胶法在MNOx/TiO2中添加Ce元素制备了MNOx-CeO2/TiO2催化剂,研究发现Ce的添加有助于提高NO的转换率。
顾婷婷等研究硫酸化改性后CeO2催化剂活性。
前人研究表明,CeO2具有较强的表面酸性和储存氧的能力,可以促进NH3在催化剂表面的活化和吸附。
催化剂载体载体是催化剂成型的关键,良好的催化剂载体不仅可以促进底物的吸附,提高催化活性,而且有助于催化剂的规模化生产和工业应用。
低温 SCR催化剂的载体主要有二氧化钛、氧化铝活性炭、沸石分子筛等。
二氧化钛TiO2是常见的催化剂载体,不易被酸化,且能提高低温SCR催化反应的活性、N2选择性和抗硫性。
TiO2通常有锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶型,其中锐钛矿型TiO2常被用来选作脱硝催化剂的载体。
Qi等将Mn、Cu、V、Fe等过渡金属负载在TiO2上考察催化剂的活性,其中通过浸渍法把Mn负载在TiO2上的催化剂活性较好。
吴忠标采用溶胶-凝胶法制备了Mn/TiO2催化剂并用Fe、Cu、Zn、V等过渡金属对其进行改性,结果表明,催化剂活性在150度时均能达到95%以上。
徐文青等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂,在275-400度之间具有优良的SCR活性,同时该催化剂还具有较高的抗水、抗硫性能。
活性炭活性炭具有较高的比表面积和孔隙结构,是一种常见的吸附剂,同时还是良好的催化剂载体,具有来源丰富、价格低廉、容易再生等特点。
Calvez等研究了钒负载在活性炭上催化剂的性能,发现钒负载后的活性面料催化剂表面酸性点位有一定程度的提高,并且V2O5负载后催化剂的NH3化学吸附能力更强。
An等制备贵金属Pt负载的活性炭催化剂在170-210度时NO的转化率超过90%,并且该催化剂表现出极好的抗水性能,4%H2O存在的条件下NO的转化率没有明显的改变。
沸石分子筛沸石具有一定的SCR活性,但是难以阻挡烟气中的水汽,容易导致催化剂失活。
研究得出沸石分子筛有助于促进SCR催化剂反应的进行。
研究发现通过共浸渍法、离子交换浸渍法制备的Fe-ZSM-5催化剂在SCR反应过程中展现出极好的活性,并且有研究者提出共浸渍法法是最有效地制备方法。
氧化铝AI2O3的热稳定性较高,有利于NOx的吸附和还原,因此AI2O3是较理想的低温SCR催化剂载体。
通过浸渍法制备的MNOx-CeO2/AI2O3催化剂,发现该催化剂具有较大的比表面积、孔容和高浓度的羟基,催化活性随温度的升高而增加,在160度时NO去除率达到98%。
利用浸渍法制备Zr-Mn-Fe/AI2O3催化剂,该催化剂稳定性高、低温催化活性强,在180度时NO的去除率可达到98%左右,是一种低温SCR催化剂,但抗硫性能较差。
催化剂的改性离子掺杂可以有效的缓解催化剂烧结的现象,促进催化剂活性的提高。
研究表明Ca掺杂对SCR催化剂的活性有一定的抑制作用,但同时Ca掺杂对N2O生成的抑制更大,从而促进了催化剂的N2选择性,所以Ca掺杂对催化剂整体性能提升有良好的帮助。
Phil等研究发现适当的Se、Sb、Cu、S掺杂有利于V2O5/TiO2催化活性的提高,在150-400度时,2%的Sb掺杂的V2O5/TiO2催化剂活性最好,同时Sb 掺杂的催化剂在有水存在的条件下抗硫性能相对较好。
研究发现低温状态下Cu掺杂可以提高以沸石分子筛为载体的催化剂活性。
把Fe掺杂到Mn/Tio2上,发现Fe对催化剂有促进作用,90度时NO的脱除率就能达到90%。
烟气中的H2O和SO2对催化剂的影响低温SCR脱硝装置一般安装在除尘系统或者脱硫系统之后,布置在除尘后的低温SCR催化剂需要具有抗较高浓度SO2的能力,而布置在脱硫系统之后的催化剂也会受少量SO2的影响,同时需要具备一定的抗H2O能力。
因此,低温SCR催化剂的抗硫和抗水性能是决定催化剂是否能工业化应用的关键因素,也是以往研究者所关注的重点。
H2O对催化剂的影响烟气中的水蒸汽能吸附在催化剂表面的活性点位上,从而抑制催化剂的活性。
水与反应物的共吸附是低温SCR研究的一个重点。
H2O对催化剂的影响可分为两类:一是可逆的;二是不可逆的。
可逆反应中,随着水蒸汽的去除,水蒸汽对脱硝活性的影响基本能得到恢复;不可逆的反应中,水蒸汽去除后脱硝的活性并不会恢复,但当热处理的温度达到一定的程度后该反应就变成可逆的。
实践中在湿反应的条件下,不同类型的还原剂也对催化剂的活性有较大的影响。
总体上,在NH3-SCR反应中,H2O对催化剂活性的影响较小。
SO2对催化剂的影响在低温SCR反应中我们还必须注意到一个问题是SO2对催化剂反应的影响。
烟气中的SO2一方面会导致催化剂活性组分的破坏,另一方面会使催化剂表面的活性位点被金属硫酸盐和硫酸铵所覆盖,从而使催化剂彻底失活。
经研究SO2对MNOx/AI2O3催化剂的影响,认为MnSO4的形成是导致催化剂活性下降的主要原因。
通过制备MNOx-CeO2催化剂,研究了SO2和H2O对NO去除率的影响。
把V2O5负载在活性炭上制备得到的催化剂在低温条件下具有较好的抗硫性能。
研究表明,SO2对低温SCR催化系统的影响难以避免,并且活性组分的硫酸化和硫酸铵的沉积效应往往同时存在,也给催化剂的再生造成了一定的困难。
低温SCR催化剂的反应机理催化剂及制备方法不同对低温SCR催化机理有不同的理解。
上海瀚昱环保材料有限公司科技工程研究团队通过研究MNOx-CeO2复合氧化物催化剂发现低温 SCR反应有两种反应途径。
一种为气相的NH3首先吸附到催化剂上形成配位态的NH3和NH2,NH2和气相中的NO反应生成NH2NO,然后彻底分解为N2和H2O。
主要的反应机理为:NG=H3(g)—NH3(a)NH3(a)+O2(a)—NH2(a)+OH(a)NH2(a)+NO(g)—NH2NO(a)—N2(g)+H2O(g)另一种是NO在催化剂表面氧化成的HNO2,然后与NH3反应生成NH4NO2,最后分解为N2和H2O。
其反应方机理为:NO(a)+1/2O2(a)—NO2(a)OH(a)+NO2(a)—O(a)+HNO2(a)研究Mn/TiO和Fe改性Mn/TiO2这两个催化剂的低温SCR机理发现:未掺杂的Mn/TiO2 催化剂上的SCR反应属于Eley-Rideal反应,经Fe掺杂的催化剂的反应有另一条反应途径,NO首先被氧化成双齿硝酸盐类物质,在NH3下转变为单齿硝酸盐和NH4,进一步反应完成NO的还原过程最后生成H2O和N2。
对于低温SCR的反应机理有很多的解释,其中被普遍认同的是NH3的吸附和活化在反应过程中起到了很大的作用。
概括总结(1)MHOx和CeO2是常见低温SCR活性组分,在低温下具有良好的催化活性。
TiO2是一种良好的低温SCR催化剂载体,具有较大的比表面积和较强的SO2抗性。
金属离子的掺杂有助于催化性能的提高。
(2)低温SCR催化剂的抗SO2性仍不理想,SO2中毒是导致催化剂催化活性下降重要因素,因此在未来的研究中,一方面要根据催化剂中毒的原因,寻找并制备出高抗硫能力的催化剂,另一方面,也要研究低温SCR催化剂合适的再生方法,为低温SCR催化剂的工业化应用打下基础。
(3)低温SCR催化技术也可用于SO2含量较低的工业炉窑或化工尾气,尤其是用于水泥炉窑或者玻璃炉窑时,碱/碱土金属对低温SCR 催化剂的影响也需要进一步研究和明确。
上海瀚昱环保材料有限公司研发团队该公司研发团队自2006年开始自主研发SCR脱硝催化剂,得到国家科技部基金项目的支持,与浙江大学合作,在掌握国外先进技术基础上,通过大量的试验研究获得可靠成果,借助OM、SEM、EDS、BET、Rama、FT-IR、TG-DCS、H2-TPR、XPS等方法进行分析讨论;掌握原材料及配比与性能的对应关系,各种参数下的性能曲线,经过系列化的小试与中试,获得多个具有应用价值的高性能SCR催化剂配方。
该公司可生产中高温V-Ti基( 350~430℃)、中温V-Ti-Re 基( 300~400℃)、中低温Mn-Ti-Re基( 200~300℃)、低温Mn-Ce-Co-Ti 基( 130~260℃)的脱硝催化剂;结构形式为蜂窝式、三叶圆筒式、棒状、粒状。
低温SCR脱硝工艺流程低温SCR脱硝系统在电厂中的布置一般采用的是尾部布置。
(详见垃圾发电厂脱二噁英+低温脱硝系统工艺流程图)。
本项目采用100%液氨经蒸发器蒸发气化后或者采用13%稀氨水经蒸发气化后(目前工厂采用13%稀氨水进行SNCR工艺初步脱硝,故本方案采用13%稀氨水经蒸发气化后),与稀释风机提供的空气在混合器内将氨与空气混合均匀后,喷入SCR催化反应器。
NOx与NH3在催化剂的作用下发生反应,使烟气中的NOx控制在排放限值以内。