用于選擇性催化還原法煙氣脫硝的催化劑34051655.pdf

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1、第28卷　第2期煤炭轉(zhuǎn)化Vol.28No.22005年4月COALCONVERSIONApr.20053用于選擇性催化還原法煙氣脫硝的催化劑1)2)張　鵬　姚　強(qiáng)　　摘　要　論述了在使用不同催化劑和不同還原劑的條件下,選擇性催化還原(SCR)脫除電站煙氣中氮氧化物的基本原理.SCR催化劑有三種不同的類型:貴金屬型、金屬氧化物型和離子交換的沸石分子篩型,并討論了三種不同催化劑在SCR反應(yīng)過(guò)程中的活性特征.論述了在國(guó)外應(yīng)用最廣泛的V2O52WO32MoO3?TiO2類催化劑的成分組成以及各成分在反應(yīng)過(guò)程中的作用.列舉了在SCR催化劑的生產(chǎn)和使用過(guò)程中

2、需要考慮和解決的主要問(wèn)題.關(guān)鍵詞　煙氣脫硝,SCR,催化劑,金屬氧化物,沸石中圖分類號(hào)TK174NH3+4NO+3O24N2+6H2O(1)0　引　言目前,國(guó)外學(xué)者已經(jīng)在以氨作為還原劑的SCR反應(yīng)的反應(yīng)物是NO而不是NO2達(dá)成了一致,并且電站鍋爐系統(tǒng)排放的氮氧化物是促使酸雨形成O2參與了反應(yīng).可以作為SCR反應(yīng)還原劑的有的主要大氣污染物之一.其所形成的硝酸根離子和NH3,CO,H2,還有甲烷、乙烯、丙烷和丙稀等.SCR亞硝酸根離子對(duì)酸性的貢獻(xiàn)大約占到20%～50%.反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),因此遵循氧化還原機(jī)理或在我國(guó)的燃煤電站中[3],大多采用低NO

3、x燃燒技術(shù),Mars2vanKrevelen2type機(jī)理.而脫硝效率較高的選擇性催化還原(SCR)技術(shù)則相使用不同的催化劑時(shí),都可以選用多種物質(zhì)作[1]對(duì)應(yīng)用極少.但SCR技術(shù)在國(guó)外的燃煤電站中有為還原劑,但選擇的重點(diǎn)以及催化特性略有不同.貴著十分廣泛的應(yīng)用,在美國(guó)、日本以及德國(guó)等一些歐金屬作催化劑時(shí)較多的使用CO和碳?xì)浠衔镒鳛橹迖?guó)家,電站SCR技術(shù)已經(jīng)成為控制NOx排放的最還原劑,而金屬氧化物作催化劑較多的用NH3作為還通用的技術(shù).原劑,而沸石分子篩作催化劑時(shí)多使用碳?xì)浠衔?在SCR技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中,催化劑的制備生產(chǎn)SCR反應(yīng)采用不同的還

4、原劑,如氨或碳?xì)浠鲜瞧渲凶钪匾牟糠种?其催化性能直接影響到物時(shí),其反應(yīng)過(guò)程中的吸附以及脫附機(jī)理完全不同.SCR系統(tǒng)的整體脫硝效果.催化劑的更換與還原劑碳?xì)浠衔锬軌蛟赟CR反應(yīng)中比氨提供更多的電的消耗是SCR系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的最主要來(lái)源,同時(shí)催子.氨是吸附最強(qiáng)烈的還原劑,這是由于它的堿性以化劑的生產(chǎn)制備更是占據(jù)了SCR系統(tǒng)初期建設(shè)成及大多數(shù)催化劑表面的酸性性質(zhì)所決定的.如果以本的20%以上.碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑,則由于其極性很小,比氧化劑更難吸附于催化劑表面上.因此,在氨作為還原劑1SCR法的基本原理的時(shí)候,是催化劑吸附氨,然后與氣相的NO發(fā)生

5、反[4]應(yīng);而當(dāng)還原劑是碳?xì)浠衔锏臅r(shí)候,是催化劑活選擇性催化還原(SCR)法脫硝,是在催化劑存化NO,再同氣相中的還原劑發(fā)生反應(yīng).因此,這兩在的條件下,采用氨、CO或碳?xì)浠衔锏茸鳛檫€原種反應(yīng)機(jī)理是完全不同的.當(dāng)使用沸石類催化劑,氨劑,將煙氣中的NO還原為N2.作為還原劑的時(shí)候,其化學(xué)反應(yīng)方程式不一定按照[2][5]當(dāng)氨作為還原劑時(shí),SCR反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)式進(jìn)行,Delahay指出,使用Cu2八面沸石作為為:催化劑,在550K以下的條件下,其化學(xué)反應(yīng)按下式3國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2002CB211600).1)碩士生;2)教

6、授、博士生導(dǎo)師,清華大學(xué)熱能動(dòng)力工程與熱科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,100084　北京收稿日期:2004211209;修回日期:2005201217?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期　　　　　　　　　　　　張　鵬等　用于選擇性催化還原法煙氣脫硝的催化劑　　　　　　　　　　　　　　　19進(jìn)行:2.2　金屬氧化物催化劑2313NO+10NH3+O215H2O+N2(2)2第二類是金屬氧化物類催化劑,主要包括V2O5當(dāng)以碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑時(shí),碳?xì)浠衔锓N(WO3),

7、Fe2O3,CuO,CrOx,MnOx,MgO,MoO3和類的不同導(dǎo)致其反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物有著明顯的NiO等金屬氧化物或其聯(lián)合作用的混合物,如水滑區(qū)別,但多數(shù)情況下都有CO2的生成.這時(shí),SCR反石中提取出來(lái)的Co2Mg2Al,Cu2Mg2Al和Cu2Co2應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為:[13]Mg2Al等.通常以TiO2,Al2O3,ZrO2,SiO2和活性yCxHy+mNO+(2x+-m)O2炭(AC)等作為載體,這些載體主要作用是提供大的2my比表面積的微孔結(jié)構(gòu),在SCR反應(yīng)中所具有的活性xCO2+N2+H2O(3)22極小.當(dāng)采用這一類催化劑

8、時(shí),通常以氨或尿素作為還原劑.反應(yīng)機(jī)理通常是氨吸附在催化劑的表面,而2SCR反應(yīng)的催化劑NO的吸附作用很小.當(dāng)采用活性炭作為載體的時(shí)候,