低温脱硝催化剂在火电厂锅炉启动期间的中试应用

高温选择性催化还原(SCR)脱硝装置在燃煤发电机组点火初期无法使用(烟气温度较低),导致烟气中氮氧化物一段时间内大幅超标排放。依托石河子天富南热电有限公司125 MW机组建立的低温脱硝侧线实验平台(1 000 m3·h-1),探讨浸渍法制备的Mn-Ce/Al2O3低温脱硝催化剂在机组点炉期间的处理效率和影响因素。结果表明,Mn-Ce/Al_2O_3低温脱硝催化剂表面具有丰富的介孔结构,且主要以Ce4+和高价态的Mn存在,有助于提高催化剂的低温活性。在现有高温SCR脱硝装置运行正常前,低温脱硝催化剂在烟气温度100℃时可维持约70%的脱硝率,处理后烟气中的氮氧化物基本达到现有排放标准;在本次点炉期间(4 h),低温脱硝催化剂的使用可减少约700 kg氮氧化物的排放。烟气湿度对低温脱硝催化剂效率的影响较大;考虑到点炉期间烟气参数的实际情况(湿度较低),Mn-Ce/Al_2O_3低温脱硝催化剂在解决点炉期间氮氧化物超标排放时具有较大的潜力。     

V/CGS低温NH_3-SCR催化剂的制备及性能研究

以煤气化渣(CGS)为载体,采用等体积浸渍法负载1%的钒制备V/CGS催化剂。考察了煅烧温度、预氧化温度对催化剂脱硝活性的影响。经活性评价发现,500℃煅烧、250℃预氧化后的催化剂低温脱硝活性最佳。此外,还考察了空速、SO2体积分数对V/CGS催化剂脱硝活性的影响。通过XRD、XPS、H2-TPR以及物理吸附等方法对催化剂结构进行表征。结果表明,V/CGS催化剂中钒主要以V5+状态存在,经预氧化后V5+含量相对增加8%,促进了催化剂的脱硝活性。另外,在SCR反应过程中,低浓度SO2对V/CGS催化剂脱硝具有促进作用。     

锰铈改性钒钨钛中低温SCR催化剂脱硝及抗水抗硫性能

结合Mn的低温脱硝活性与Ce的储氧能力,将Mn-Ce作为整体改性剂,添加到传统钒钨钛催化剂中,用浸渍法制备了8份样品,以NH_3为还原剂,于管式固定反应器内进行脱硝及抗水抗硫实验,通过NH_3-TPD、H_2-TPR、N_2物理吸附测试、XRD手段对样品进行表征。综合脱硝活性及240℃抗水抗硫测试结果,选出较优的改性催化剂为3V-10W-7.7Mn-4.3Ce/75Ti,其在180~330℃保持脱硝活性95%以上,240℃抗水抗硫活性稳定在80%左右。该样品的比表面积虽然不到67m~2/g,但是Mn O_2与Ce O_2高度分散在Ti O_2表面;7.7%含量的Mn O_2也使催化剂具有大量的强酸位点,能够增强对NH_3的吸附;适当含量的Ce也增强了催化剂的低温氧化还原能力。     

Ce-Cr-Ni/TiO_2催化剂的CO-SCR性能研究

制备了Ce-Cr-Ni/TiO_2蜂窝状脱硝催化剂,并用于选择性催化还原NOx,以CO为还原剂,考察了其催化活性以及稀土元素Ce的掺加对催化活性的影响。经过脱硝效率检测发现,催化剂具有较好的催化活性,掺加稀土元素Ce后催化剂的催化活性得到进一步提高,其中1. 1Ce-Cr-Ni/TiO_2脱硝效率最高,在550℃时NOx转化率达到97. 8%。通过比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)以及H2-程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征,结果表明,稀土元素Ce的掺加在一定程度上提高了催化剂的BET比表面积;与2. 3Cr-Ni/TiO_2相比,催化剂1. 1Ce-2. 3CrNi/TiO_2中的活性组分分布均匀,且具有较高的Ni3+/Ni2+比值和表面吸附氧(Oα)含量以及较强的氧化还原能力,这为催化剂脱硝性能的提高提供了有利条件。     

Mn-Ce催化剂低温脱硝性能的研究

采用浸渍法和共沉淀法制备了Mn-Ce/TiO2-SnO2、MnCeTiOx及MnCeSnTiOx催化剂.考察了催化剂在80～180℃之间的脱硝性能以及在180℃下通入150 ppm SO2300 min后催化剂的抗硫性能.通过XRD、BET、NH3-TPD等方法对催化剂的理化性质进行了表征.结果表明,浸渍法制备的Mn-Ce/TiO2-SnO2催化剂表现出了最佳的低温脱硝性能,在100℃时,可达90％以上,但其抗硫性能最差,在180℃下通入150 ppm SO2300 min后,脱硝效率由最初的约100％,下降为40％.在掺杂Sn之后,共沉淀法制备的MnCeTiOx催化剂的低温活性及抗硫性能均有得到了有效提高.MnCeSnTiOx催化剂表现出了最佳的抗硫性能,在180℃下通入150 ppm SO2300 min后,脱硝效率由最初的约100％,下降为65％.     

活性焦联合脱硫脱硝工艺试验研究

为了开发活性焦联合脱硫脱硝工艺,选取一种商用活性焦在微型反应器上进行NH3对NO、SO2脱除影响及NO和SO2脱除交互影响试验,提出了活性焦联合脱硫脱硝工艺路线,并在实验室搭建的模拟装置上进行了工艺路线的模拟试验验证。结果表明,活性焦脱硝是低温SCR反应,NH3的存在使SO2吸附量提高约18%,说明NH3与SO2发生化学反应,有利于SO2脱除,但生成的硫铵会降低工业装置的稳定性;当活性焦无吸附NH3时,NO对SO2脱除无影响,当活性焦吸附NH3时,通入NO前后,SO2出口体积分数由0.15%降至0.13%左右,说明NO对SO2脱除有促进作用;通入SO2气体后,NO出口体积分数由0.045%迅速增至0.065%,说明SO2与NO争抢NH3,不利于脱硝。通过工艺路线模拟试验发现,当联合脱硫脱硝空速为400 h-1时,脱硫效率≥95%,脱硝效率≥70%,验证了活性焦联合脱硫脱硝工艺的可行性。     

Ce改性Fe2O3/AC催化剂低温SCR脱硝性能

以活性焦(AC)为载体、Fe和Ce为活性组分,采用等体积浸渍法制备了Fe2O3/AC和Ce?Fe2O3/AC催化剂,研究了Fe含量及Ce掺杂对Fe2O3/AC催化剂低温脱硝性能的影响,并对催化剂进行了表征. 结果表明,当Fe负载量为6wt%时,Fe2O3/AC催化剂的NOx转化率最高,240℃下达93.9%. 掺杂Ce后Ce?Fe2O3/AC催化剂的催化效率明显提高,当质量比Ce:Fe=0.5:6时,NOx转化率较高,120~200℃下NOx转化率比负载6wt% Fe的催化剂提高了5%?20%,且抗硫性能较好,240℃下通入100?10?6(vol) SO2,NOx转化率稳定在94.1%. 掺杂少量Ce可使γ-Fe2O3均匀分散在催化剂表面,且表面吸附氧Oα比例增大,催化剂的还原性增强,促进了选择性催化还原反应进行.     

Fe2O3/AC催化剂的低温选择性催化还原脱硝性能

以活性焦(AC)为载体、Fe2O3为活性组分,采用等体积浸渍法制备Fe2O3/AC催化剂,研究了Fe含量对Fe2O3/AC催化剂低温脱硝性能的影响. 结果表明,当Fe负载量为6wt%时能获得比其它负载量更佳的NOx转化率,尤其在240℃时NOx转化率达93.9%,当分别有120?10?6(vol) SO2和3.5vol H2O存在时,脱硝率分别稳定在约86%和74%;催化剂孔径≤4 nm,随Fe负载量增加,孔径呈增大趋势;催化剂较稳定;Fe主要以γ-Fe2O3分散在催化剂表面,负载适量Fe2O3使表面吸附氧Oβ和Fe3+增多,为催化剂提供更多活性位,提高了Fe2O3/AC催化剂的低温选择性催化还原脱硝活性.     

中低温烟气脱硝催化剂制备与性能研究

针对中低温催化剂在实验室的研究已获得一定的进展,但在工程应用方面还未完全普及。本文研究了Mn-Ce/TiO_2中低温板式催化剂,考察了Mn-Ce含量百分比及焙烧温度、空速及O2含量对脱硝活性的影响。实验结果表明,所测样品中10%Mn-5%Ce/TiO_2脱硝效率最高。空速越高,脱硝效率越低。O2浓度越高,脱硝效率越高。O2浓度达到一定数值时,脱硝效率保持不变,同时也能让催化剂活性达到最大值。     

天然矿物共混活性焦联合低温脱硫脱硝

以P1/Ti2-15@AC天然矿物共混改性活性焦,模拟研究移动床反应器系统中活性焦联合脱硫脱硝反应过程。研究结果表明,采用新型天然矿物共混改性活性焦,结合加热再生设计,可以很好地将烟气脱硫和脱硝过程结合,从而实现高效率、低成本的一体化联合脱硫脱硝。研究表明,循环脱硫再生后P1/Ti2-15@AC-Rn的脱硝活性得到显著提升,P1/Ti2-15@AC-R1和P1/Ti2-15@AC-R2的脱硝NO转化率接近100.0%,第三次再生后降低至85.0%左右并保持基本稳定。这主要是因为脱硫再生后活性焦表面酸性C—O、C—S等酸性官能团增加,增强了脱硝时活性焦表面NH₃的吸附过程,从而提升脱硝反应效率。