基于低温SCR脱硝催化剂研究进展.docx
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1、基于低温SCR脱硝催化剂研究进展摘要:目前环境问题日益严峻,氮氧化物作为污染源引起了人们的高度关注,燃煤催化脱硝技术得到了高速发展,其中SCR技术能在200以下的反应温度将NOx高效变换为N2。从脱硝技术的反应机理出发,总结了目前的SCR脱硝技术,并对低温催化脱硝方面的发展做了展望。关键词:选择性催化还原;低温;SCR脱硝;分子筛随着环境的日益恶化,使得相关部门加强了氮氧化物(NOx)排放标准,2016年7月1日起,要求新建锅炉和原有锅炉的排放参照GB132712014标准1,对NOx排放提出新的排放标准。原有锅炉要求小于400mg/m3,新建燃煤锅炉小于300mg/m3,新建燃油锅炉小于25
2、0nig/m3、新建燃气锅炉小于200mg/ni3而SCR技术作为较成熟的脱硝技术,具备了良好的发展以及运用前景。NOx会导致酸雨和光化学烟雾,控制NOx排放势在必行。从经济性和适用性上,目前被全世界范围内广泛接受的是氨选择催化还原SCR脱硝技术。NH3 - SCR技术的成熟,使得其核心催化剂SCR得到广泛的研究,形成了以V2O5/TiO2系为主的商业催化剂,活性温度在320450C,并且可以避免S02与NH3反应所生成的NH4HS04和(NH4) 2s207堵塞催化剂的孔结构而导致催化剂失活。从可持续发展的角度,在排烟温度为120200C能高效催化的催化剂将成为当前的研究热点,避免了对锅炉的
3、改造,或者对烟气进行加热,降低了操作成本与能量消耗。1 SCR法的反应机理目前,低温SCR脱硝技术已被运用在发电厂的电站锅炉中,其具体的原理是借助催化剂将氨、二氧化碳或碳氢化合物作为还原剂,继而可以将空气中的NOx逐步还原成N2,促进脱硝效果的实现。自1970年以来,SCR技术得到了大力的发展,该反应机理也被重点研究,目前比较公认的机理有Eley - Rideal机理(E - R)和Langrnuir - Hinshelwood机理(L-H) 2, E-R机理指的是反应物中NH3或者NOx通过化学吸附吸附在催化剂表面,与气相中的NOx或者NH3相互反应。而L - H机理反应为反应物中NOx和N
4、H3首先在催化剂表面化学吸附,反应通过化学吸附态组分-NOx和-NH3之间相互进行3,但其主要化学反应如下:4NH3+4NO+O2 f 4N2+6H202NH3+N0+N02-2N2+3H203NH3+6N02-7N2+12H202催化剂的类型2.1金属氧化物催化剂目前来说,金属氧化物催化剂形成了 V2O5/TiO2系为主的商业催化剂,V205是传统的负载型金属氧化物催化剂,Ti02和A1203是用陶瓷做载体的金属氧化物催化剂。但是以上被工业广泛应用的催化剂存在反应温度条件较高,不能匹配烟道气出口的温度,能耗较高。学者PENA将V、Cr、Mn、Fe等金属负载在Ti02上作最为催化剂时发现,在低
5、温时Mn元素在反应中表现为多种价态,因此Mn的脱硝效果最好且N2的选择性高4 -5 oKANTCHEVA6采用insituFTIR技术研究了 Mn0x/Ti02催化剂在低温时的脱硝过程,结果发现,在低温下Mn元素的不同价态可以吸附不同结构的硝酸盐,例如NO-/NOH和N02/N0和02,这些硝酸盐在催化剂的表面热稳定性低,所以在低温脱硝时效果好。WU等7用共沉淀法制备了 Mn0x/Ti02,发现在150250时N0转化率可以达到90%以上,并且发现当Mn/Ti的摩尔比小于0.4时,随着Mn含量增加脱硝效率提高,并且在氧气浓度为3%时脱硝效果最佳,WU还将过渡元素(Fe、Cu、Ni、和Cr)添加
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