釩鈦系SCR脫硝催化劑制備和催化劑失活及再生試驗(yàn)研究.pdf

1、氮氧化物（NOx）已成為影響全國空氣質(zhì)量的重要因素之一，其排放造成的霧霾、酸雨等二次污染使我國城市面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染。以NH3為還原劑的選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前脫除煙氣中NOx最成熟的技術(shù)。催化劑是SCR脫硝技術(shù)的核心，它是影響整個(gè)SCR系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和脫硝效果的主要因素。我國燃煤成分復(fù)雜，并且以煤炭為主要能源的現(xiàn)狀在近段時(shí)間內(nèi)很難改變，其含有的堿（土）金屬和砷等成分易造成催化劑失活。因此，研究脫硝催化劑對(duì)我國燃煤的適應(yīng)性

2、具有重要的戰(zhàn)略意義。本文以三種不同TiO2為載體，采用浸漬法制備V2O5-MoO3/TiO2 SCR脫硝催化劑，考察了TiO2織構(gòu)結(jié)構(gòu)和活性組分配比對(duì)脫硝催化劑性能的影響；并以性能優(yōu)異的催化劑為基礎(chǔ)，通過浸漬法制備堿（土）金屬氧化物（K2O，Na2O和CaO)中毒催化劑，對(duì)其脫硝活性以及物化性質(zhì)的變化進(jìn)行了對(duì)比研究；以及采用BET、SEM、XRF、Raman等表征手段研究了國內(nèi)某電廠長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行的板式SCR脫硝催化劑的失活原因，并采用

3、復(fù)合再生技術(shù)對(duì)該催化劑進(jìn)行了再生研究，論文得到如下結(jié)論：
　?。?）分析了載體TiO2織構(gòu)結(jié)構(gòu)和活性組分配比對(duì)V2O5-MoO3/TiO2 SCR脫硝催化劑表面性質(zhì)及其催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)銳鈦礦型TiO2載體的比表面積較大且為介孔時(shí)，越利于活性組分和助劑在其表面的分散，由此催化劑獲得更強(qiáng)的氧化還原性和酸性，促進(jìn)了催化劑上SCR反應(yīng)的進(jìn)行；V2O5和MoO3的最佳配比（質(zhì)量比）為1.25:6，以此配比制備的催化劑，在空速10000

4、h-1及氨氮比1.0條件下，脫硝率在350~450℃溫窗內(nèi)可達(dá)90％以上，且具有相對(duì)較小的氨氣氧化率。
　?。?）對(duì)比研究了堿（土）金屬氧化物（K2O，Na2O和 CaO)中毒催化劑中不同K/V、Na/V、Ca/V摩爾比（0.3、0.5、1.0和2.0）對(duì)催化劑脫硝性能的影響。K、Na和 Ca的添加，均會(huì)使催化劑比表面積、表面酸量、氧化還原性能降低，由此造成催化劑SCR反應(yīng)能力下降，且毒化作用強(qiáng)弱順序?yàn)镵2O>Na2O>CaO。催

5、化劑K/Na失活主要是因?yàn)閴A性較強(qiáng)的K和Na中和了催化劑表面Br?nsted活性酸位，抑制了NH3在脫硝催化劑表面的吸附和活化，屬于化學(xué)中毒。而Ca的添加導(dǎo)致催化劑活性下降主要是由毒物引起的物理失活，即氧化鈣在催化劑表面沉積和遮蔽活性位點(diǎn)。
　?。?）板式SCR脫硝催化劑經(jīng)過380℃運(yùn)行30,000h后，其脫硝率顯著下降，在空速10000 h-1時(shí)脫硝率僅為50%，同新鮮催化劑相比下降近49%；失活催化劑表面沉積大量的飛灰且伴隨燒

6、結(jié)現(xiàn)象，造成孔隙結(jié)構(gòu)堵塞，比表面積和孔容急劇下降，降低幅度分別為42.96%和54.19%；通過XRF表征發(fā)現(xiàn)失活催化劑中Al、Na、Mg、S、K和Ca含量增加，它們對(duì)催化劑具有較強(qiáng)的毒化作用，造成表面活性酸位數(shù)量由0.361mmol/g減少至0.240mmol/g且強(qiáng)度降低，影響還原劑NH3的吸附從而導(dǎo)致催化劑失活；失活催化劑晶型并未發(fā)生明顯變化，載體TiO2仍以銳鈦礦型存在，助劑MoO3主要以無定形態(tài)高分散的形式分布在 TiO2載體