耐硫抗水型低温SCR脱硝催化剂研究

发布时间：2021-05-06 12:55

　　氮氧化物（NO_x）是涉及光化学烟雾和雾霾等环境问题的主要大气污染物。本论文以烟温低于300℃的非电力工业锅（窑）炉尾气中的NO_x为治理对象,采用NO_x去除的主流技术-选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,SCR）为治理方法,在实验室已有研究基础上,对V₂O₅-WO₃-TiO₂催化剂低温脱硝性能进行提升优化。通过添加A、D、E、G、L、Q、R、Z（由于催化剂配方需保密,A、D、E、G、L、Q、R、Z等8个字母均为不同元素的代号,下同）和氨水等化合物改良催化剂配方,提高催化剂NO转化率和抗硫抗水性能,并应用于非电行业烟气脱硝治理项目。采用BET、SEM、XRF、XRD、FT-IR、TG和H₂-TPR等表征方法,研究添加金属和非金属化合物对催化剂物化性质、SCR活性和抗硫抗水性能的影响。首先,通过实验对比了不同厂家的工业级TiO₂及由其制备的钒钛催化剂的物化性... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 NO_x的来源
        1.1.2 NO_x的生成途径
        1.1.3 NO_x的危害
        1.1.4 NO_x控制技术
    1.2 NH_3-SCR反应机理
    1.3 低温SCR催化剂研究现状与发展
        1.3.1 国外发展现状
        1.3.2 国内发展现状
        1.3.3 实验室研究历程
        1.3.4 论文研究依据
        1.3.5 SO_2和H_2O对低温SCR催化剂的影响
    1.4 研究内容、研究路线及研究目标
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究路线
        1.4.3 研究目标
第2章 实验部分
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 所用试剂
        2.1.2 实验主要仪器
    2.2 催化剂的制备方法
    2.3 催化剂性能评价系统
    2.4 催化剂表征方法
    2.5 本章小结
第3章 载体、钒含量及烟气条件对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
    3.1 载体的选取
        3.1.1 TiO_2及催化剂的SEM照片
        3.1.2 TiO_2及催化剂的物化性质对比
        3.1.3 脱硝性能对比
    3.2 钒负载量对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.2.1 钒最佳负载量的确定
        3.2.2 催化剂的SO_2氧化率和N_2选择性
    3.3 烟气条件对V_2O-5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.1 O_2含量对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.2 NO浓度对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.3 n(NH_3)/n(NO)对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.4 空速对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.5 不同温度下SO_2对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        3.3.6 SO_2和H_2O对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    3.4 催化剂的物理化学性质和结构分析
        3.4.1 催化剂结构性能分析
        3.4.2 组分分析
        3.4.3 XRD分析
        3.4.4 FT-IR分析
        3.4.5 TG分析
        3.4.6 H_2-TPR表征
        3.4.7 SEM结果
    3.5 本章小结
第4章 添加金属化合物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
    4.1 添加A对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.1.1 A对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.1.2 一步法与两步法制备的A-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率对比
        4.1.3 SO_2对A-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.1.4 SO_2和H_2O对A-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.1.5 催化剂结构性能分析
        4.1.6 XRF分析
        4.1.7 XRD分析
        4.1.8 FT-IR分析
        4.1.9 TG分析
        4.1.10 H_2-TPR表征
        4.1.11 A化合物对催化剂性能的影响机理
    4.2 添加D对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.2.1 D对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.2.2 SO_2和H_2O对D-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    4.3 添加E对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.3.1 E对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.3.2 SO_2和H_2O对E-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    4.4 添加G对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.4.1 G对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.4.2 SO_2和H_2O对G-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    4.5 添加L对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.5.1 L对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.5.2 SO_2和H_2O对L-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    4.6 添加M对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        4.6.1 M对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        4.6.2 SO_2和H_2O对M-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    4.7 本章小结
第5章 添加非金属化合物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
    5.1 添加Q对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        5.1.1 Q离子对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.1.2 SO_2对Q-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.1.3 SO_2和H_2O对Q-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    5.2 添加R对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        5.2.1 R离子对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.2.2 SO_2对R-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.2.3 SO_2和H_2O对R-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.2.4 催化剂结构性能分析
        5.2.5 SEM结果
        5.2.6 组分分析
        5.2.7 XRD分析
        5.2.8 FT-IR分析
        5.2.9 TG分析
        5.2.10 H_2-TPR表征
    5.3 添加Z对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        5.3.1 Z离子对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.3.2 SO_2和H_2O对Z-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    5.4 添加NH_3调节浸渍液pH对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        5.4.1 调整浸渍液的pH对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.4.2 SO_2和H_2O对pH=10-V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
    5.5 不同化合物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂性能的影响
        5.5.1 不同化合物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NO转化率的影响
        5.5.2 不同化合物的V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂分层抗硫抗水性能对比
        5.5.3 SO_2和H_2O对催化剂脱硝性能的影响规律
    5.6 本章小结
第6章 催化剂工业应用实例
    6.1 成型催化剂主要参数
    6.2 宝钢湛江焦炉烟气脱硝项目
        6.2.1 项目简介
        6.2.2 工艺流程
        6.2.3 运行情况
    6.3 本章小结
结论及展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[2]选择性催化还原法降低船舶柴油机氮氧化物排放的实验研究[D]. 邓志鹏.北京工业大学 2013
[3]N掺杂TiO2载体的低温SCR催化剂的制备、性能及作用机制的研究[D]. 李红玉.南京理工大学 2013
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本文编号：3171958