SCR低温脱硝催化剂的制备与研究
发布时间：2022-01-09 03:03
氮氧化物作为我国大气环境的主要污染气体之一,不仅仅造成酸雨,光化学污染等环境问题,还是形成PM2.5的主要前驱体。随着国家下达一系列文件、展开一系列措施,氮氧化物的治理刻不容缓。目前,虽然氨选择性催化还原法（NH3-SCR）在世界上固定源NOx的去除得到广泛应用,但是该技术的主要核心SCR催化剂的适用温度在280-420℃,该温度区间一般适用于电厂行业。一些非电厂行业（冶金窑炉,水泥,钢铁烧结炉）的烟气温度一般在120-300℃,普通的商业脱硝催化剂不能直接应用。因此极有必要研制一些高效,经济的低温脱硝催化剂。本论文简单介绍了氮氧化物的危害、来源、我国的氮氧化物排放现状、氮氧化物的减排技术以及工艺流程和脱硝催化剂的研究进展。本论文选用二氧化钛为载体,金属氧化物为活性组分制备SCR低温脱硝催化剂,通过对载体进行优化、运用不同的方法负载活性组分等操作,研制了一系列低温脱硝催化剂。并采用扫描电镜（SEM）、比表面积（BET）、热重分析（TG）、X射线衍射仪（XRD）等手段对制备的SCR低温催化剂进行表征分析,研究结果如下:制备了掺杂N的TiO2载体,分别用分步浸渍法,沉淀法和共浸渍法三种方法...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１我国氮氧化物排放总量??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｏｔａｌ?ＮＯｘ?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??根据上图总体来看ＮＯｘ的减排工作得到了显著的成效
山东科技大学硕士学位论文?１．绪论??选择地把烟气中的ＮＯｘ还原为无毒无污染的Ｎ２，如图１．２所示。还原剂可以是碳氢化??合物（如甲烷、丙烯等）、氨和尿素等，工业应用的还原剂主要是氨，其次是尿素。ＳＣＲ??主要反应的化学方程式如下：??ｊ?ＮＨ３??：ｒＤ??〇＾＞?￣￣Ｈｏ？??■④??烟，▲?ｅ?？?？?ｆ??＾?？?？?ｉ；??？?＇?〇＝＞??烟道??ＩＢ???ＳＣＲ??图１．?２?ＳＣＲ反应流程??Ｆｉｇ．?１．２?ＳＣＲ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｐｒｏｃｅｓｓ??４ＮＯ＋４ＮＨ３＋〇２—４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１３）?６ＮＯ＋４ＮＨ３＾?５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１４）??６Ｎ〇２＋８ＮＨ３?—７Ｎ２＋１２Ｈ２０?（１－１５）?２Ｎ〇２＋４ＮＨ３＋〇２－＞４Ｎ２＋６Ｈ２０?（１－１６）??上述化学反应必须在催化剂的作用下才能在更大的温度区间内反应。在没有催化剂??的情况下，上述化学反应只在９８０°Ｃ左右进行，不能扩展到电厂应用。只有选择合适的??催化剂，降低反应温度，才能够扩展到适合电厂实际使用的２８０？４２０°Ｃ温度范围。??当反应条件发生改变，还会发生以下反应［１７］：??２ＮＨ３＋Ｎ〇２＋ＮＯ—２Ｎ２＋３Ｈ２〇?（１?－１７）??４ＮＨ３＋６ＮＯ—５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１８）??４ＮＨ３＋３０２—２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?Ｕ－１９）??２ＮＨ３—Ｎ２＋３Ｈ２?（１－２０）??４ＮＨ３＋７０２—４ＮＯ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－２１）??４ＮＯ＋４ＮＨ３＋３〇２－＊４Ｎ２０＋６Ｈ２〇?（１－２２）??７Ｏ２＋Ｉ２ＮＯ２＋Ｉ６ＮＨ３?—１４Ｎ２Ｏ２４Ｈ２０?（１－２３）??但在实际工业应
浴蒸发成氨气，送到液氨缓冲槽。二是氨与空气混合系统；??在此系统中氨气经调压阀减压后送入氨气／空气混合器中，与来自稀释风机的空气混合。??三是氨气喷入系统；氨气与空气的混合器经过喷氨格栅（ＡＩＧ）的喷嘴喷入烟道中，与??烟气均匀混合后进入催化反应器。四是反应器系统；氨气（ＮＨ３）在催化剂的作用下与??烟气中的ＮＯｘ发生催化还原反应，Ｎ０Ｘ被还原为无害的Ｎ２和Ｈ２０，?Ｎ２和出０随烟气??进入下级装置。五是检测控制系统；烟气中的组分经检测后通过烟囱排出，完成烟气脱??硝处理。工艺流程如图１．３所示：??ＮＨｊ混合器???莆压器??ｊｈ，喷注?ｔ?ｉｎ??Ｚ?Ｕ?￣ｍ．?ｙｊｆ??渺?脱硝反应器?＾??ｎ３气预驗??＾￣＝＝ＬＪ＝??Ｋｙ－－－ｌｉｆｔｕ?引风机??送风＆??图１．３锅炉ＳＣＲ脱硝系统装置基本流程图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｂａｓｉｃ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｏｉｌｅｒ?ＳＣＲ?ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??１．６．?３ＮＨ３－ＳＣＲ脱硝机理??当前主要有两种观点来解释ＮＨ３－ＳＣＲ的反应机理：一、Ｅｌｅｙ－Ｒｉｄｅａｌ机理即（Ｅ－Ｒ机??理）。该机理的主要观点认为催化剂的活性位点不是吸附多种反应物质，而只是吸附氨??气（ＮＨ３?），被吸附的ＮＨｂ与烟气中的ＮＯ进行氧化还原反应。二、Ｌａｍｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ??机理即（Ｌ－Ｈ机理），该机理认为所有的脱硝反应物质都被吸附在活性位点上即ＮＨ３与??ＮＯ被吸附在相邻的活性位点然后进行反应。科研人员根据两种反应机理设计了?ＮＯ和??ＮＨ３的暂态反应，试图探讨ＮＨｓ－ＳＣＲ反应机理过程，试验结果均验证以上两种结论。??６
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境保护部发布《2016中国环境状况公报》[J]. 中国环境监察. 2017(06)
[2]Novel promoting effects of cerium on the activities of NOx reduction by NH3 over TiO2-SiO2-WO3 monolith catalysts[J]. 房志涛,林涛,徐海迪,吴干学,孙萌萌,陈耀强. Journal of Rare Earths. 2014(10)
[3]《2013中国环境状况公报》发布[J]. 郭崇云. 纸和造纸. 2014(06)
[4]SCR脱硝催化剂再生技术的发展及应用[J]. 王春兰,宋浩,韩东琴. 中国环保产业. 2014(04)
[5]烟气脱硝技术研究进展与现状[J]. 郭龙,辛志玲. 广州化工. 2013(13)
[6]从技术文件到公共政策的转变——《国家环境保护“十二五”规划》解读[J]. 包存宽. 环境保护. 2012(06)
[7]CeO2-WO3复合氧化物催化剂的NH3-SCR反应机理（英文）[J]. 陈亮,李俊华,葛茂发,马磊,常化振. 催化学报. 2011(05)
[8]活性炭改性整体催化剂上低温选择性还原NOx[J]. 唐晓龙,郝吉明,易红宏,宁平,李俊华. 中国环境科学. 2007(06)
[9]Ce-Mn/TiO2催化剂选择性催化还原NO的低温活性及抗毒化性能[J]. 刘炜,童志权,罗婕. 环境科学学报. 2006(08)
[10]MnO2/NaY催化剂上NH3低温选择催化还原NOx[J]. 伍斌,童志权,黄妍. 石油化工. 2006(02)
本文编号：3577821
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１我国氮氧化物排放总量??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｏｔａｌ?ＮＯｘ?ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??根据上图总体来看ＮＯｘ的减排工作得到了显著的成效
山东科技大学硕士学位论文?１．绪论??选择地把烟气中的ＮＯｘ还原为无毒无污染的Ｎ２，如图１．２所示。还原剂可以是碳氢化??合物（如甲烷、丙烯等）、氨和尿素等，工业应用的还原剂主要是氨，其次是尿素。ＳＣＲ??主要反应的化学方程式如下：??ｊ?ＮＨ３??：ｒＤ??〇＾＞?￣￣Ｈｏ？??■④??烟，▲?ｅ?？?？?ｆ??＾?？?？?ｉ；??？?＇?〇＝＞??烟道??ＩＢ???ＳＣＲ??图１．?２?ＳＣＲ反应流程??Ｆｉｇ．?１．２?ＳＣＲ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｐｒｏｃｅｓｓ??４ＮＯ＋４ＮＨ３＋〇２—４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１３）?６ＮＯ＋４ＮＨ３＾?５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１４）??６Ｎ〇２＋８ＮＨ３?—７Ｎ２＋１２Ｈ２０?（１－１５）?２Ｎ〇２＋４ＮＨ３＋〇２－＞４Ｎ２＋６Ｈ２０?（１－１６）??上述化学反应必须在催化剂的作用下才能在更大的温度区间内反应。在没有催化剂??的情况下，上述化学反应只在９８０°Ｃ左右进行，不能扩展到电厂应用。只有选择合适的??催化剂，降低反应温度，才能够扩展到适合电厂实际使用的２８０？４２０°Ｃ温度范围。??当反应条件发生改变，还会发生以下反应［１７］：??２ＮＨ３＋Ｎ〇２＋ＮＯ—２Ｎ２＋３Ｈ２〇?（１?－１７）??４ＮＨ３＋６ＮＯ—５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－１８）??４ＮＨ３＋３０２—２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ?Ｕ－１９）??２ＮＨ３—Ｎ２＋３Ｈ２?（１－２０）??４ＮＨ３＋７０２—４ＮＯ２＋６Ｈ２Ｏ?（１－２１）??４ＮＯ＋４ＮＨ３＋３〇２－＊４Ｎ２０＋６Ｈ２〇?（１－２２）??７Ｏ２＋Ｉ２ＮＯ２＋Ｉ６ＮＨ３?—１４Ｎ２Ｏ２４Ｈ２０?（１－２３）??但在实际工业应
浴蒸发成氨气，送到液氨缓冲槽。二是氨与空气混合系统；??在此系统中氨气经调压阀减压后送入氨气／空气混合器中，与来自稀释风机的空气混合。??三是氨气喷入系统；氨气与空气的混合器经过喷氨格栅（ＡＩＧ）的喷嘴喷入烟道中，与??烟气均匀混合后进入催化反应器。四是反应器系统；氨气（ＮＨ３）在催化剂的作用下与??烟气中的ＮＯｘ发生催化还原反应，Ｎ０Ｘ被还原为无害的Ｎ２和Ｈ２０，?Ｎ２和出０随烟气??进入下级装置。五是检测控制系统；烟气中的组分经检测后通过烟囱排出，完成烟气脱??硝处理。工艺流程如图１．３所示：??ＮＨｊ混合器???莆压器??ｊｈ，喷注?ｔ?ｉｎ??Ｚ?Ｕ?￣ｍ．?ｙｊｆ??渺?脱硝反应器?＾??ｎ３气预驗??＾￣＝＝ＬＪ＝??Ｋｙ－－－ｌｉｆｔｕ?引风机??送风＆??图１．３锅炉ＳＣＲ脱硝系统装置基本流程图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｂａｓｉｃ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｏｉｌｅｒ?ＳＣＲ?ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??１．６．?３ＮＨ３－ＳＣＲ脱硝机理??当前主要有两种观点来解释ＮＨ３－ＳＣＲ的反应机理：一、Ｅｌｅｙ－Ｒｉｄｅａｌ机理即（Ｅ－Ｒ机??理）。该机理的主要观点认为催化剂的活性位点不是吸附多种反应物质，而只是吸附氨??气（ＮＨ３?），被吸附的ＮＨｂ与烟气中的ＮＯ进行氧化还原反应。二、Ｌａｍｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ??机理即（Ｌ－Ｈ机理），该机理认为所有的脱硝反应物质都被吸附在活性位点上即ＮＨ３与??ＮＯ被吸附在相邻的活性位点然后进行反应。科研人员根据两种反应机理设计了?ＮＯ和??ＮＨ３的暂态反应，试图探讨ＮＨｓ－ＳＣＲ反应机理过程，试验结果均验证以上两种结论。??６
【参考文献】：
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[10]MnO2/NaY催化剂上NH3低温选择催化还原NOx[J]. 伍斌,童志权,黄妍. 石油化工. 2006(02)
本文编号：3577821
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