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烟气脱硝SCR催化剂的性能研究

作　者: 彭神风
导　师: 柏子龙
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: SCR 脱硝高浓度水蒸气改性
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着经济的发展,各种燃煤锅炉使用过程中排放的氮氧化物含量在逐渐增加。氮氧化物是导致光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞和温室效应等环境问题的原因之一。选择性催化还原作为一种有效的氮氧化物控制方法越来越受到重视,其关键就是制备出选择性和活性高的SCR催化剂。本文采用浸渍法制备了钒钛系列催化剂,对氧气浓度、空速和二氧化硫浓度等因素对催化剂的影响进行了研究；同时对催化剂活性组分组成和煅烧温度等制备工艺条件对催化剂脱硝活性的影响进行了考察。在相同情况下,V2O5(1.5)-WO3/TiO2的脱硝活性最高,在氨氮比为1,氧气体积分数为1%,空速为10000h-1,温度为450℃条件下,脱硝率为99%。本文制备了锰钛系列催化剂,考察了制各方法、催化剂组分组成和制备条件对催化剂的影响,实验结果表明采用Nb改性的锰钛系列催化剂对高浓度水蒸气和SO2的抗性有较为明显的改善,在氨氮比为1,O2浓度为1%,空速为10000h-1,1000ppmSO2和12%水蒸气存在下Nb(0.1)-Mn-Ce-TiO2的脱硝活性在160℃能达到82.8%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-23
  1.1 NO_x的形成和危害  10-11
  1.2 NO_x的控制技术  11
  1.3 SCR 脱硝技术的发展和应用  11-14
    1.3.1 SCR脱硝技术的发展  11-13
    1.3.2 SCR脱硝技术的分类  13-14
  1.4 SCR法脱硝的基本原理  14-15
    1.4.1 以NH_3为还原剂  14-15
    1.4.2 以CxHy作为还原剂  15
    1.4.3 以H_2作为还原剂  15
    1.4.4 以尿素作为还原剂  15
  1.5 SCR脱硝催化剂  15-19
    1.5.1 贵金属催化剂  15-16
    1.5.2 含分子筛催化剂  16
    1.5.3 炭基催化剂  16-17
    1.5.4 金属氧化物催化剂  17
    1.5.5 V_2O_5/TiO_2类高温SCR脱硝催化剂  17-19
  1.6 制备和生产SCR催化剂要考虑的影响因素  19-21
    1.6.1 催化剂对温度的适应性  19-20
    1.6.2 催化剂的构型  20
    1.6.3 空速(SV)对催化剂的影响  20
    1.6.4 催化剂对NH_3的氧化  20
    1.6.5 SO_2对低温SCR催化剂的影响  20
    1.6.6 烟气中As对催化剂的影响  20-21
    1.6.7 碱金属对催化剂的影响  21
    1.6.8 水对催化剂的影响  21
  1.7 本课题的主要研究内容  21-23
第2章钒钛类高温SCR催化剂  23-38
  2.1 催化剂的制备  23-24
    2.1.1 实验原料  23
    2.1.2 催化剂制备步骤  23-24
  2.2 催化剂的活性测试系统  24-26
    2.2.1 催化剂活性测试实验装置  24-26
    2.2.2 活性评价实验步骤  26
  2.3 催化剂的X射线衍射表征  26
  2.4 实验结果与讨论  26-35
    2.4.1 样品XRD分析结果  26-28
    2.4.2 反应条件对催化剂活性的影响  28-33
    2.4.3 催化剂组成和制备条件对脱硝活性的影响  33-35
  2.5 SCR-DeNOx的反应机理  35-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章锰钛类低温SCR催化剂  38-47
  3.1 催化剂的制备  38-40
    3.1.1 实验原料及试剂  38
    3.1.2 催化剂制备步骤  38-40
  3.2 锰钛低温SCR催化剂的活性测试及表征  40
  3.3 实验结果与讨论  40-45
    3.3.1 催化剂的XRD表征结果分析  40-41
    3.3.2 不同制备方法催化剂的活性  41-42
    3.3.3 制备条件对浸渍法制备Mn-Ce-TiO_2催化剂活性影响  42-43
    3.3.4 反应条件对浸渍法制备的Mn-Ce-TiO_2催化剂活性的影响  43-45
  3.4 最佳制备条件的选择  45
  3.5 本章小结  45-47
第4章低温SCR催化剂的改性  47-59
  4.1 催化剂的制备  47-49
    4.1.1 实验原料及试剂  47-48
    4.1.2 催化剂制备步骤  48-49
  4.2 实验仪器和装置  49
  4.3 催化剂的表征  49
    4.3.1 催化剂中各组分晶体状态表征  49
    4.3.2 催化剂元素组成的表征  49
    4.3.3 催化剂孔结构的表征  49
    4.3.4 催化剂酸性位结果分析  49
  4.4 结果与讨论  49-57
    4.4.1 催化剂的表征  49-54
    4.4.2 不同铌负载量催化剂的活性  54-55
    4.4.3 不同焙烧温度催化剂的活性  55
    4.4.4 高浓度水蒸气下负载铌催化剂的活性  55-57
    4.4.5 纳米级TiO_2制备的负载铌催化剂的活性  57
  4.5 本章小结  57-59
第5章结论  59-61
参考文献  61-66
致谢  66

烟气脱硝SCR催化剂的性能研究

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