V_2O_5-TiO_2低温SCR催化剂活性及应用研究

发布时间：2017-04-12 08:12

  本文关键词：V_2O_5-TiO_2低温SCR催化剂活性及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：选择性催化还原(SCR)技术具有脱NOx效率高（90%）和运行稳定等优点而成为世界脱硝市场的主流技术。低温SCR催化剂的使用，降低了烟气中NOx被还原的温度，从而使SCR系统成本降低，减少催化剂的用量，延长催化剂寿命。因此，研发高活性的低温SCR催化剂具有重要的经济和实际意义。 本文在原有研究基础上制备了V_2O_5-TiO_2催化剂，并考察了V_2O_5负载量对于催化剂脱硝效率的影响。实验发现，当V_2O_5的负载量在0.5~5wt%变化时，随着V的加入的增大，脱硝效率和SO_2转化率呈现上升的趋势。当V_2O_5负载为3wt%，反应温度为180℃时，NOx转化率达到90%以上，SO_2转化率低于1.2%。确定了V_2O_5的最佳负载量为3wt%。 在实验室原有研究结论基础上，分别负载了6～15wt%的助剂MoO_3和WO_3，继续拓展研究了6wt%以上含量的MoO_3和WO_3对催化剂的影响。结果表明，V-Mo-Ti催化剂NOx选择性催化还原活性优于V-W-Ti催化剂；MoO_3的添加可以明显抑制催化剂SO_2氧化活性，在120～220℃反应温度区间，MoO_3的负载量在9wt%以上，可使SO_2转化率降低到1%以下。 在3wt%V_2O_5/6wt%MoO_3-TiO_2和3wt%V_2O_5/6wt%WO_3-TiO_2配方基础上添加不同量的MgO和NH4F，对催化剂进行表面修饰改性。对于两个系列催化剂，0.1wt%的MgO可以改善催化剂的NOx活性；对于V-Mo-Ti系列催化剂，1wt%的F-修饰可以显著改善的NOx活性，对于V-W-Ti系列催化剂，1.5wt%F-修饰时活性较好。 考察了氨氮比、烟气中O_2含量、空间速度以及烟气温度等实验条件对V-Ti基催化剂的影响，确定了所研制SCR催化剂的最适宜的运行条件。 根据实际烟气状况，设计了低温SCR脱硝的工艺流程和设备单体，在反应器中使用实验室制备的蜂窝催化剂。在烟气温度为170~200℃时，，脱硝系统脱硝效果良好，系统运行稳定。当运行温度达到240～260℃，SCR系统能够达到93%以上的去除效率。
【关键词】：低温 SCR V_2O_5/MoO_3-TiO_2 V_2O_5/WO_3-TiO_2 SO_2转化率
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 催化技术与环境问题10
• 1.1.2 氮氧化物的污染和危害10-11
• 1.1.3 氮氧化物的主要排放源11
• 1.1.4 我国 NO_x污染形势11-12
• 1.2 选择性催化还原脱硝的研究现状与发展12-18
• 1.2.1 NO_x控制技术12-16
• 1.2.2 SCR 催化剂16
• 1.2.3 V_2O_5/TiO_2催化剂16-18
• 1.3 本课题的主要研究内容和实际意义18-19
• 1.3.1 本课题的主要内容18
• 1.3.2 本课题的前景及发展方向18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 实验研究内容及方案20-26
• 2.1 催化剂的制备20-21
• 2.1.1 催化剂制备的药品20
• 2.1.2 实验主要仪器20-21
• 2.1.3 催化剂的制备方法21
• 2.2 催化剂活性评价及表征21-24
• 2.2.1 催化剂活性评价平台21-23
• 2.2.2 催化剂的表征23-24
• 2.3 成型催化剂的工程应用24
• 2.3.2 催化剂成型设备24
• 2.3.3 工程应用监测设备24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 V_2O_5负载对 V_2O_5-TiO_2催化剂活性的影响26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 不同 V_2O_5负载量催化剂的制备26-27
• 3.3 NO_x活性评价和 SO_2转化率测试27-29
• 3.4 催化剂的表征29-31
• 3.5 本章小结31-34
• 第4章 助剂对 V_2O_5-TiO_2催化剂活性的影响34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 催化剂的制备34-36
• 4.2.1 不同 MoO_3负载量 V_2O_5/TiO_2催化剂的制备34-35
• 4.2.2 不同 WO_3负载量 V_2O_5/TiO_2催化剂的制备35-36
• 4.3 NO_x活性评价及 SO_2转化率测试36-41
• 4.3.1 MoO_3含量对 SCR 催化剂脱硝活性的影响36-37
• 4.3.2 WO_3含量对 SCR 催化剂脱硝活性的影响37-38
• 4.3.3 V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂与 V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝活性对比38-40
• 4.3.4 V_2O_5/MoO_3-TiO_2催化剂的 SO_2转化率40-41
• 4.4 催化剂的表征41-43
• 4.4.1 BET 比表面分析41
• 4.4.2 XRD 表征41-43
• 4.5 本章小结43-46
• 第5章 对 V_2O_5-TiO_2催化剂进行表面修饰的实验研究46-60
• 5.1 引言46
• 5.2 催化剂的改性制备方法46-48
• 5.2.1 MgO 修饰催化剂的制备46-47
• 5.2.2 F-修饰催化剂的制备47-48
• 5.3 NO_x活性评价及 SO_2转化率测试48-53
• 5.3.1 MgO 添加量对 SCR 催化剂的影响48-51
• 5.3.2 F-添加量对 SCR 催化剂的影响51-53
• 5.4 催化剂的 XRD 和 BET 表征53-57
• 5.5 本章小结57-60
• 第6章 实验条件对催化剂活性的影响60-66
• 6.1 引言60
• 6.2 O_2含量对催化剂的影响60-61
• 6.3 NH_3/NO 比对催化剂活性的影响61-62
• 6.4 空速对催化剂活性的影响62-64
• 6.5 烟气温度对催化剂活性的影响64-65
• 6.7 本章小结65-66
• 第7章 SCR 实际工程应用66-74
• 7.1 工程概况66-67
• 7.1.1 工程当地的气象条件66
• 7.1.2 工况参数及设计要求66-67
• 7.2 SCR 脱硝工艺设计67-72
• 7.2.1 制氨系统67-69
• 7.2.3 均流器的设计69-70
• 7.2.4 清灰系统70-72
• 7.3 系统处理效果及优势72
• 7.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士士学位期间所发表的学术论文80-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：301076