催化剂的成型及其对吸附/还原脱硝特性的影响

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CO法脱硝工艺能够克服氨法SCR造成的氨逃逸,空预器与下游管道堵塞等一系列问题,同时可以实现烟气中不完全燃烧生成CO的联合脱除,得到国内外众多学者的广泛关注。为了消除CO法脱硝过程中烟气携带O2带来的负面影响,采用新式的回转式反应器,将脱硝反应的吸附与还原分成两区进行NO的脱除。课题组前期对CO法脱硝催化剂进行了一系列的研究,筛选出低温脱硝活性较好铜铁铈复合金属氧化物催化剂。在此基础上,本文针对CO脱硝催化剂的工业应用为出发点,结合回转式反应器的特性,进行催化剂成型研究。通过涂覆蜂窝载体成型的方式活性成分负载和脱硝性能研究,研究表明,相同成分的涂覆液涂覆时,涂覆次数对于小孔蜂窝脱硝效果影响,涂覆次数少于最佳次数4次时,脱硝活性随涂覆次数增加而提升,超过最佳次数4次时,脱硝活性略有下降;涂覆前对基体预处理酸处理和碱处理都会对催化剂的脱硝活性影响,30%硝酸处理后,脱硝活性提升明显;煅烧温度和时间会对涂层强度和烧结结构产生影响,选取500℃煅烧2h得到涂覆成型催化剂综合效果最佳;通过改变涂覆液中粘结剂种类和添加量,铝溶胶对于涂覆活性物质的脱硝活性影响较小,水玻璃对涂覆后活性物质影响较大;最后对涂覆式的成型催化剂进行了解耦脱硝实验,250℃动态脱硝活性较高,随着温度升高,动态脱硝活性提升不明显,这主要是由于吸附减弱,还原活性增强的双重作用。通过对浸渍蜂窝载体成型的方式活性成分和脱硝性能研究,研究结果表明,酸处理堇青石蜂窝对浸渍后的催化剂脱硝性能没有明显提升,而增加Al2O3涂层后,脱硝活性大幅提升;浸渍前驱体液浓度提高,可以通过适当增加活性成分负载量,来提升脱硝活性;空速在1000-3000h-1较低的空速区间,催化活性下降并不明显;脱硝过程中还原剂CO浓度提高,可以提高NO转化率,而烟气中NO浓度的含量越大,催化剂转化率降低较小,说明浸渍式成型催化剂对于NO浓度变化适应性较强。通过对挤压成型催化剂的制备和成型后脱硝性能研究,通过对TiO2和ZrO2基体材料对比筛选,粘结剂水玻璃和聚丙烯氨选择,添加强度剂拟薄水铝石,造孔剂羟乙基纤维素,甘油为助挤剂,和催化剂活性成分物质混合揉和成塑性胚体,经过挤压成型后,干燥煅烧制备成挤压成型催化剂。通过挤压成型不同配方制备的催化剂脱硝性能的分析,添加增强剂后脱硝效率略有下降,机械强度大幅提升;活性成分添加量超过25%,才能较好发挥脱硝活性;烟气中O2含量的影响,脱硝活性随氧气含量增大,NO转化率大幅下降,但催化剂吸附性能逐渐提高。选取成型催化剂进行吸附模型建立和还原反应速率的拟合,通过模型的建立和影响吸附和还原性能的关键参数的模拟拟合,为之后实验方向的设计和反应条件的设定提供指导。
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