锰基氧化物低温脱硝催化剂的研究
优化脱硝操作工艺，提高脱硝效果
优化脱硝操作工艺，提高脱硝效果【摘要】SCR法是炼焦行业废气脱硝的一种方法，本文探讨了影响脱硝效果的因素，主要有脱硝催化剂活性性能因素、生产工艺因素和氨水喷嘴等因素的影响。
生产工艺因素对脱硝效果的影响主要有反应温度、空速、粉尘、氨氮摩尔比等因素。
氨水喷嘴是脱硝工艺中的关键设备，需要选择合适的孔径和安装距离，并提出了技术要求。
脱硝催化剂再生是恢复脱硝效果的一个重要手段，它适用于低温型脱硝催化剂。
通过选择性能优良的低温脱硝催化剂，改善并优化了脱硝操作工艺条件，选择性能优良的氨水喷嘴，提高了我公司的SCR法脱硝效果。
关键词：SCR法脱硝，低温脱硝催化剂，反应温度、空速、粉尘、氨氮摩尔比，氨水喷嘴，脱硝催化剂再生。
1.前言炼焦行业在生产过程中会产生的各种废气，这些废气主要包含焦炉烟囱废气、干熄焦废气、装煤和推焦过程产生的废气，这些废气含有SO2、粉尘以及氮氧化物等物质，影响着生态环境，需要进一步除尘脱硫脱硝脱白等处理，才能排放到大气环境中。
现在脱硫的技术主要包括半干法脱硫技术、干法脱硫技术、湿法脱硫技术、小苏打脱硫等，脱硝可行技术主要包括：SCR（选择性催化还原烟气脱硝）、SNCR（非催化还原烟气脱硝）、活性炭（焦）脱硫脱硝一体化技术等【1】，其中脱硝技术SCR应用最多，SCR方法需要补加一部分氨作为还原剂，但是在实际操作过程中要控制氨逃逸。
由于焦炉生产工艺特点导致焦炉烟气的烟气量和NOx呈现较大的波动状态，在波动的烟气工况下，既要保证NOx的超低排放，又要满足氨逃逸的排放要求。
依靠SCR脱硝系统去控制，很难保证NOx超低排放。
同时，又时刻保证氨逃逸指标。
基于焦炉烟气SCR脱硝的现状，焦炉烟道气综合治理的工艺路线和关键技术产品的选择便至关重要。
中鸿煤化公司成立于2009年10月，经过不断创新发展，已成为一家集焦炭、焦油、粗苯、硫酸铵、甲醇、合成氨等产品生产销售、技术推广服务、对外贸易为一体的现代煤化工企业。
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。
脱硝催化剂的主要成分
脱硝催化剂的主要成分
“催化剂”是一种有助于改变物质的化学反应的物质，它可以改变反应的速率，但不会影响最终的产物。
脱硝催化剂是一种用于脱硝的催化剂，它可以帮助废气中的氮氧化物转变成更安全的物质，从而减少空气污染。
脱硝催化剂的主要成分是硅酸盐和钯基化合物。
硅酸盐是一种活性酸性物质，具有抗氧化能力，可以有效清除氮氧化物，帮助改善空气质量。
钯基化合物则具有抗氧化性和脱硝作用，可以有效抑制NOx的生成，减少空气污染。
脱硝催化剂的另一个主要成分是氧化剂，如钛酸钡、钛酸锰和钛酸铝。
它们的作用是在脱硝过程中，与氮氧化物发生化学反应，使其分解成氧气、氮气和水分子，从而减少空气污染。
此外，脱硝催化剂还含有支撑剂，如硅酸镁、硅酸钠和硅酸钙，它们的作用是将催化剂固定在载体上，使其能够有效地发挥作用，提高脱硝效率。
总之，脱硝催化剂的主要成分有硅酸盐、钯基化合物、氧化剂和支撑剂，它们在脱硝过程中发挥了重要作用，可以有效地减少空气污染。
低温脱硝催化剂特点
低温脱硝催化剂特点低温脱硝催化剂是一种用于降低燃煤电厂和工业锅炉中氮氧化物（NOx）排放的技术。
在低温条件下，通过催化剂的作用，将NOx转化为氮气和水，从而实现脱硝的效果。
以下是低温脱硝催化剂的几个特点：1. 高效脱硝：低温脱硝催化剂具有很高的催化活性，能够在较低的温度下将NOx转化为无害物质，如氮气和水。
相比传统的SCR（选择性催化还原）技术，低温脱硝催化剂在低温条件下依然能够保持较高的催化活性，有效降低了能耗和运行成本。
2. 宽工作温度范围：低温脱硝催化剂具有较宽的工作温度范围，能够适应不同类型的锅炉和电厂的工作条件。
通常，低温脱硝催化剂的工作温度范围为100℃至400℃，能够在这个范围内保持较高的催化活性。
3. 抗毒性能强：锅炉和电厂中的燃料含有一定的硫、氯等有害物质，这些物质会对催化剂产生毒性作用，降低催化剂的活性。
低温脱硝催化剂具有较强的抗毒性能，能够在一定程度上抵抗有害物质的影响，延长催化剂的使用寿命。
4. 稳定性高：低温脱硝催化剂具有较高的稳定性，能够在长时间运行中保持较高的催化活性。
催化剂表面具有较高的活性位点密度，能够有效地吸附和转化NOx，同时不易受到颗粒物等杂质的堵塞。
5. 环保性好：低温脱硝催化剂能够将NOx转化为无害物质，如氮气和水，减少了对大气环境的污染。
与传统的SCR技术相比，低温脱硝催化剂不需要使用高温下产生的氨水等还原剂，减少了对环境的影响。
6. 易于安装和维护：低温脱硝催化剂通常以颗粒或块状形式存在，易于安装在锅炉和电厂的脱硝设备中。
此外，由于催化剂具有较高的稳定性和抗毒性能，维护周期相对较长，减少了设备停机维护的频率和时间。
总之，低温脱硝催化剂具有高效脱硝、宽工作温度范围、抗毒性能强、稳定性高、环保性好、易于安装和维护等特点。
随着环保意识的提升和对大气污染治理要求的加强，低温脱硝催化剂将在燃煤电厂和工业锅炉中得到更广泛的应用。
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锰基氧化物低温脱硝催化剂的研究
氮氧化物(NO、)是一种常见的大气污染物,是光化学烟雾、大气酸沉降以及城市雾霾等一系列环境问题的根源所在,NOx的污染控制对改善空气质量具有重
要意义。
氨选择性催化还原(NH3-SCR)是一种被广泛应用脱硝技术,已商业化的钒钛体系催化剂活性温度窗口较窄(350～400℃)且低温活性较差,开发具有较高活性的低温SCR技术成为研究人员关注的热点。
本论文采用浸渍法制备了一系列锰基催化剂,考察了MnOx负载量、焙烧温度、Ce添加量、载体以及制备方法对催化剂脱硝性能的影响。
并通过XRD、 H2-TPR、BET、SEM、NH3-TPD以及XPS等表征手段研究了催化剂的理化性质。
论文主要得出以下结论：1、以USY、β及ZSM-5分子筛为载体,Mn负载量分别为t%,15wt%及15wt%,焙烧温度为300℃时,催化剂的低温脱硝活性相对较好。
2、添加助剂Ce能显著提高Mn基氧化物催化剂的低温脱硝活性,当Mn:Ce摩尔比为2：1时,催化剂的活性相对较好。
XRD和SEM表征发现,Ce的添加能够促进Mn在催化剂表面上的分散,H2-TPR 表征发现,Ce的添加能够增大催化剂低温还原峰面积并降低低温还原峰温度。
3、与β、 ZSM-5分子筛负载的催化剂相比,以USY为载体的催化剂具有相对较高的低温脱硝活性,这与该催化剂表面存在较多的活性氧物种及较多的弱酸位有关；同时,催化剂表面较高的Mn4+/Mn3+原子浓度比及较高的吸附氧表面浓度也有利
于提高催化剂的脱硝性能。
4、载体的硅铝比对催化剂催化活性有较大影响。
以β-40为载体的催化剂
催化活性较好,与该催化剂催化剂低温还原峰温度较低有关。
5、活性组分负载顺序对催化剂催化活性有较大影响。
同时负载Mn和Ce制
备的催化剂催化活性相对较高。
该催化剂具有较大的比表面积,以及较低的低温还原峰温度。
6、超声条件对催化剂催化活性也有一定影响。
超声处理时间为20min时,催化剂催化活性相对较高。
XRD表征发现随着超声时间的增加能促进活性组分在载体表面的分散,超声处理时间为20min的催化剂低温还原峰温度较低。
7、金属改性分子筛作载体可使催化剂活性有较大提高。
Fe改性的分子筛负载的催化剂催化活性相对较好。
XRD结果显示,Fe改性对分子筛的结构有较大影响,且活性组分在催化剂表面分布均匀,H2-TPR分析表明,Fe改性的分子筛负载的催化剂低温还原峰的起始温度比较低,说明其低温还原能力较强。