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常用固体催化剂及运行维护与改造

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:当采用这一类催化剂时,主要采用氨或尿素作为还原剂。当使用ZrO2作为载体时,通常采用碳氢化合物作为还原剂,且负载不同金属氧化物,其最佳活性温度范围高于300℃。另外,催化剂造价昂贵,易发生氧抑制和硫中毒。

常用固体催化剂及运行维护与改造

1.金属氧化物催化剂

金属氧化物催化剂主要包括V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO MoO3和NiO等金属氧化物或其联合作用的混合物,如水滑石中提取出来的Co-MgAI、Cu-Mg-AI和Cu-Co-Mg-AI等。通常以TiO2、A12O3、ZrO2(Zr锆音)、SiO2和活性炭(AC)等作为载体,这些载体的主要作用是提供大比表面积的微孔结构,在SCR反应中所具有的活性极小。当采用这一类催化剂时,主要采用氨或尿素作为还原剂。反应机理通常是氨吸附在催化剂的表面,而NO的吸附作用很小。

采用活性炭作为载体时,Mn2O3、V2O5作为活性组分,特点是其最佳反应温度通常比较低,在100~200℃,NO的最高转化率能达到90%以上。

采用A12O3、SiO2或其混合物作为催化剂载体时,脱硝活性通常不如使用TiO2时的高,这主要是因为它的比表面积的差异,以及对氨的氧化作用不同所造成的,特别是硅基颗粒对氨的氧化作用比较强。当使用ZrO2作为载体时,通常采用碳氢化合物作为还原剂,且负载不同金属氧化物,其最佳活性温度范围高于300℃。

在SCR反应中,催化剂的活性往往会受到烟气中SO2和H2O的影响,因此,有必要对这方面进行专门的研究。

2.分子筛催化剂

分子筛催化剂在化工生产中应用极为广泛,同样在DeNOX-SCR技术中也备受关注,但多数的催化活性主要表现在中高温区域,实际应用中的水抑制及硫中毒问题依然亟待解决。

3.碳基催化剂(www.xing528.com)

学者们尝试以各种碳质材料作为载体负载金属氧化物制备碳基催化剂,结果很成功。由于碳基具有表面积大和化学稳定的特点,因此以各种碳基材料作为载体负载金属氧化物,可制备得到碳基催化剂,该催化剂显示出了良好的低温选择催化还原活性。

4.协同脱硫脱氮催化剂

协同脱硫脱氮催化剂的研究是燃煤烟气处理领域的一个新热点,它可以解决因分步脱除SO2和NOX造成的耗资多、占地面积大、催化剂用量大等诸多问题,是一项很有前途的技术。研究最多的氨法SCR协同脱硫脱氮催化剂有CuO/Al2O3、CuO/AC和V2O3/ACH。

5.贵金属催化剂

Pt(铂)、Rh(铑)和Pd(钯)等贵金属类的催化剂通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体,并成为SCR反应中最早使用的催化剂。其特点是有较高的活性且反应温度较低,但缺点是对NH3有一定的氧化作用,因此,在SCR系统中使用此种催化剂会导致还原剂大量消耗而增加系统运行成本。另外,催化剂造价昂贵,易发生氧抑制和硫中毒。因此,逐渐被金属氧化物类催化剂所取代,仅应用于低温条件下以及天然气燃烧后尾气中NOX的脱除。在这类催化剂中,Pt(铂)的研究相对深入基本反应过程为NO在Pt(铂)的活性位上脱氧,然后碳氢化合物再将Pt-O还原。Pt(铂)催化剂的优点是效率高,缺点是有效温度范围较窄。在这类催化反应中,较多采用CO和碳氢化合物作为还原剂。

6.Pt(铂)/FC(氟化活性炭)陶瓷环整体催化剂

Pt(铂)/FC(氟化活性炭)陶瓷环整体催化剂为AnWeizhu等研制的系列Pt(铂)/FC(氟化活性炭)陶瓷环整体催化剂,其起活温度约为170℃,活性范围为170~275℃,在空间速率为14400h-1、温度为200℃条件下,NO最高转化率可达80%,同时还原剂可以完全转化。此外,该催化剂的抗水抑制性能较出色在反应气体中添加了4%的H2O后,NO转化率基本没有什么变化。

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