以納米TiO-,2-為載體的燃煤煙氣脫硝SCR催化劑的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、選擇性催化還原(SCR)技術是重要的燃煤煙氣脫硝技術,而催化劑是其中的關鍵技術之一。為了推進SCR脫硝技術在中國的應用,本課題與國內納米TiO<,2>生產廠商合作,以其生產的納米Ti02為載體聯合開發(fā)面向燃煤電廠煙氣脫硝的V<,2>O<,5>/TiO<,2>基SCR催化劑,研究分為顆粒狀催化劑和成型性催化劑兩個階段。 在自制顆粒狀SCR催化劑活性試驗臺測試活性,結合BET、XRD、SEM-EDX、FT-IR、DTG等表觀-微觀

2、表征技術,對V<,2>O<,5>/TiO<,2>基催化劑載體TiO<,2>的晶相結構和加工工藝、活性物質V<,2>O<,5>的含量、助催化劑和毒物的影響及制備工藝等進行研究,得到了適用于燃煤煙氣脫硝催化劑基本粉體的優(yōu)化配方和制備工藝,并得到基本粉體的本征動力學參數,建立了與試驗工況吻合得較好的包括外擴散、內擴散和化學反應在內的動力學模型。以優(yōu)化配方的粉體為基體,通過與各種成型助劑干混、捏合、成型、干燥和煅燒等得到具有一定機械強度和形狀的

3、蜂窩狀或板狀催化劑,在自制成型性催化劑SCR活性試驗臺上測試活性,對成型助劑的配比、制備工藝、催化劑的形狀及幾何尺寸和工況條件等進行優(yōu)化,得到可以滿足燃煤電廠煙氣脫硝對SCR催化劑要求的蜂窩狀催化劑的配方和制備工藝,建立了有一定應用價值的整體式催化劑數學模型。通過以上研究主要取得以下成果: (1) 通過對7種不同制備工藝和品相的納米TiO<,2>為載體進行研究,確定了以硫酸法制備的含8~10﹪(重量比)SO<,3>的銳鈦型納米

4、TiO<,2>非常適合作為SCR催化劑的載體,而氯化法制備的納米銳鈦型TiO<,2>由于會和活性物質V<,2>O<,5>反應生成V<,3>Ti<,6>O<,17>聚合物而不適合作為SCR催化劑載體; (2) 通過對催化劑配方和制備工藝進行研究,得到了SCR催化劑的優(yōu)化配方為1﹪V<,2>O<,5>-10﹪WO<,3>/TiO<,2>0-8~10﹪SO<,3>(重量比); (3) 建立了包括外擴散、內擴散和反應在內的顆

5、粒狀催化劑的數學模型預測結果與實驗值吻合得較好,可以指導顆粒狀催化劑的設計運行; (4) 對成型SCR催化劑膏體的組成和制備工藝進行了研究,其中成型催化劑的膏體的組成包括優(yōu)化的SCR催化劑基本粉體、水、粘合劑聚丙烯酰胺、助擠劑乙醇胺、擴孔劑活性炭粉體及結構助劑桿狀玻璃纖維等,對其含量和成型制備工藝進行了優(yōu)化研究,得到了具有一定機械強度和活性的蜂窩狀催化劑; (5) 對成型催化劑形狀、幾何尺寸及應用工況的優(yōu)化:在“干凈

6、煙氣”條件下,對蜂窩狀催化劑和板狀催化劑的孔(板)間距、壁厚、長度、氨氮比、空速比等進行研究,發(fā)現在優(yōu)化配方和制備工藝條件下得到的孔徑10×10mm、孔數4×4、壁厚1mm的蜂窩狀催化劑在空速比(SV比)小于3500h<'-h>、氨氮比0.9~1.0、溫度320~420℃范圍內的NO脫除率較高、SO<,2>氧化率較低和氨逃逸量較低,基本達到工業(yè)應用的要求,而在相近工況下平板型催化劑NO脫除率較低;而在“骯臟煙氣”條件下,低含量(低于2﹪

7、)水蒸氣可以提高高溫段NO脫除率,而高含量的水蒸氣對催化劑NO脫除率具有明顯的抑制作剛,但水蒸氣的加入會使NO脫除溫度窗口拓寬;由于催化劑自身含有較多的硫酸鹽,未觀察到S02對DeNO<.x>反應的促進作用。 (6) 建立的“干凈煙氣”的成型性催化劑的NO脫除率的一維模型與試驗測量值吻合得較好,并通過模型計算對蜂窩狀催化劑的幾何尺寸和應用工況進行優(yōu)化,認為燃煤煙氣脫硝的蜂窩狀催化劑的適合壁厚0.8~1mm、孔間距8~10Mm

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