Mn-V-W/Ti催化剂脱硝协同脱汞性能实验研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sjzm2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
燃煤电厂排放的NO和Hg对人体健康和生态环境造成巨大的危害。SCR催化剂在保持较高脱硝效率的同时也会对难以脱除的Hg0具有一定的氧化作用,所以利用SCR脱硝装置对NOx和Hg进行一体化脱除是一种经济高效且行之有效的方法。但现有SCR催化剂的活性温度窗口偏离了对汞的氧化温度,对汞的氧化效果并不理想。其较高的活性温度窗口需要将其布置在空气预热器之前,造成催化剂的堵塞、SO2及碱金属中毒等问题。因此,研制在低温下具有高脱硝脱汞活性的催化剂,是燃煤锅炉多种污染物一体化脱除和锅炉低负荷运行情况下的必要措施。本文阐述了国内外现有的脱硝和脱汞技术,并综述了SCR催化剂的研究进展。在此基础上,利用钒较好的抗SO2毒化性能,通过添加具有良好低温氧化还原效果的过渡金属元素Mn制备出系列催化剂,进行脱硝脱汞性能实验,并与商业催化剂脱硝脱汞性能对比研究。对催化剂进行了抗硫耐水性能实验,实验条件尽可能接近真实烟气环境,以期为SCR高效联合脱硝脱汞提供一定的理论依据和思路。首先,对某商业V2O5-WO3/TiO2催化剂在120280℃范围内进行了脱硝协同脱汞性能测试,探究了空速(GHSV)、氨氮比(NSR)和含氧量(O2%)对催化剂性能的影响。结果表明:商业催化剂的最佳空速为30 000 h-1,氨氮比为1([NH3]=[NO]=500 ppm),含氧量为5%,且在200℃以下基本无脱硝脱汞性能。然后,用浸渍法在实验室条件下制备一系列V-W/Ti催化剂,在上述GHSV、NSR和含氧量条件下探讨W和V的负载量对催化剂脱硝脱汞性能的影响,并采用BET、SEM和XRD等表征手段对催化剂进行理化性能分析。结果表明:W和V的负载对催化剂的比表面积和表面微观形貌不会产生很大的影响,但持续增加钒的负载量会使催化剂在煅烧过程中发生一定程度的团聚,导致催化剂的比表面积减小。W和V的最佳负载量分别为6(WO3/TiO2,wt%)和3(V2O5/TiO2,wt%),但V-W/Ti催化剂的低温效果依然极差。为了提高催化剂的低温脱硝协同脱汞性能,在最佳V-W/Ti催化剂的基础上添加过渡金属元素Mn,并探究了Mn负载量和煅烧温度对催化剂性能的影响。结合BET、SEM、XRD、H2-TPR、NH3-TPD及XPS等系列表征手段对催化剂进行了系统的分析。结果表明:催化剂在低温段的脱硝脱汞性能有显著的提升,Mn的最佳负载量和煅烧温度分别为0.2(Mn/Ti,mol)和400℃。煅烧温度对催化剂的性能有很大影响,400℃煅烧时金属活性组分可均匀的以无定形态分散在载体上。但煅烧温度继续升高时,催化剂的比表面积显著减小,烧结和团聚现象严重。表面大量的活性组分MnO2向Mn2O3转变,同时锐钛矿型的TiO2也向金红石相转变,氧化还原能力显著降低,表面酸性位点的种类和数量也显著降低。结果显示,Mn4+、V4+和表面吸附氧Oα含量的显著降低将导致催化剂性能的降低。最后,对筛选出的性能最佳的Mn-V-W/Ti催化剂进行抗硫耐水性能研究,分别在SO2、H2O、SO2+H2O条件下探究反应温度和浓度对催化剂脱硝协同脱汞性能的影响,并进一步探究HCl浓度对SO2、H2O、SO2+H2O条件下催化剂性能的影响。结合XPS、TG等表征手段分析了催化剂反应前后的理化性质的变化,结果表明:SO2和H2O对催化剂的脱硝脱汞性能均表现出抑制作用,SO2和H2O共同存在时抑制作用更明显。由于SO2会被催化剂氧化生成SO3,进而与金属活性组分反应生成不易分解的金属硫酸盐或亚硫酸盐,因此SO2对催化剂的毒化是不可逆的。SO2+HCl和SO2+H2O+HCl条件下,HCl表现出促进作用,而H2O+HCl条件下,HCl却表现出抑制作用。这是由于大量的H2O覆盖在催化剂表面,阻碍了催化剂与反应气体的接触,同时生成的卤化铵盐也覆盖在催化剂表面,导致催化剂活性降低。但卤化铵盐易分解,在无H2O和HCl条件下,催化剂又恢复到初始状态,因此H2O对催化剂的毒化是可逆的。
其他文献
挥发性有机物(VOCs)污染问题日益受到社会的高度关注,能量密度低、成分复杂、浓度易变使它的治理存在相当困难。催化燃烧作为高效处理VOCs的方式之一,其中催化剂是制约VOCs高效
滑片式压缩机具有结构紧凑、转速低、运行平稳、可长时间连续工作等优点,被广泛应用于真空泵、小型空气压缩装置和小型空调制冷设备中。然而,滑片式压缩机的压比不高,且滑片与气缸、转子间会产生较大的机械摩擦,造成能量损失,严重影响其效率和寿命。同步回转式压缩机方案采用随转子同步转动的动气缸来解决摩擦磨损问题,但该设计只有一块滑板,且其进出口的布置较为复杂,导致腔室内气流脉动大、工作效能较低。本文围绕以气缸同
随着民用航空的不断发展,空中航线日益繁忙,基于性能的导航(PBN)就此产生,其使用总系统误差(TSE)作为导航能力的衡量标准,使用所需导航性能(RNP)对航空器所需要的导航精度进
C/SiC复合材料具有低密度、耐高温、抗烧蚀和耐磨性等优异特性,已成为航空、航天等国防和工业领域中不可或缺的结构备选材料。材料复杂的制备工艺过程导致其内部存在大量的缺
聚集诱导发光型荧光分子在发光材料、生物成像等领域有广泛的应用,因此,设计合成新型聚集诱导发光型荧光分子逐渐成为化学领域的研究热点之一。本论文将从以下方面开展聚集诱
稀燃氮氧化物捕集技术(Lean NOX Trap,LNT)是解决中、小型柴油机NOX排放的重要后处理措施之一。传统LNT催化剂(Pt/BaO/Al2O3)使用Al2O3作为涂层基质,由于该体系催化剂存在低温NOX
本文利用松针、豆粕为原材料制得两种植物提取物,对比研究了加入提取物前后,Q235钢在1mol/LHCl中的耐蚀效果。采用浸泡法、索氏提取法两种方法制备提取物,对比选取最佳的制备
环氧苯乙烷(又称氧化苯乙烯)是香料合成和药物合成的重要中间体,常用作环氧树脂稀释剂和紫外线吸收剂,因此,研究苯乙烯环氧化反应有着重要的意义和应用前景。工业上通常用卤代
随着人类社会的飞速发展和科学技术的进步,人类社会已经从工业经济时代逐渐发展成为信息经济时代。社交媒体出现在Web2.0时代,并且迅速的发展,我们的日常生活充满着各种各样的网络。社交媒体被抽象为一个社交网络,可以看作是人与人之间的在线交流,并且吸引着更多的用户参与其中。用户在社交网络中通过在线交流,发布信息,会对有影响力的用户进行识别,提高信息传播的广度与深度,在信息传播、网络舆情传播控制和广告传播
酶是一种天然催化剂,具有反应条件温和、选择性高、原子经济性高等绿色化学的典型特征,在手性精细化学品的合成中具有巨大应用潜力。然而,天然酶往往难以适应工业催化中的高