论文部分内容阅读
选择性催化还原（SCR）技术是重要的燃煤烟气脱硝技术,而催化剂是其中的关键技术之一。为了推进SCR脱硝技术在中国的应用,本课题与国内纳米TiO2生产厂商合作,以其生产的纳米TiO2为载体联合开发面向燃煤电厂烟气脱硝的V2O5/TiO2基SCR催化剂,研究分为颗粒状催化剂和成型性催化剂两个阶段。在自制颗粒状SCR催化剂活性试验台测试活性,结合BET、XRD、SEM -EDX、FT-IR、DTG等表观-微观表征技术,对V2O5/TiO2基催化剂载体TiO2的晶相结构和加工工艺、活性物质V2O5的含量、助催化剂和毒物的影响及制备工艺等进行研究,得到了适用于燃煤烟气脱硝催化剂基本粉体的优化配方和制备工艺,并得到基本粉体的本征动力学参数,建立了与试验工况吻合得较好的包括外扩散、内扩散和化学反应在内的动力学模型。以优化配方的粉体为基体,通过与各种成型助剂干混、捏合、成型、干燥和煅烧等得到具有一定机械强度和形状的蜂窝状或板状催化剂,在自制成型性催化剂SCR活性试验台上测试活性,对成型助剂的配比、制备工艺、催化剂的形状及几何尺寸和工况条件等进行优化,得到可以满足燃煤电厂烟气脱硝对SCR催化剂要求的蜂窝状催化剂的配方和制备工艺,建立了有一定应用价值的整体式催化剂数学模型。通过以上研究主要取得以下成果:（1）通过对7种不同制备工艺和晶相的纳米TiO2为载体进行研究,确定了以硫酸法制备的含810%（重量比）SO3的锐钛型纳米TiO2非常适合作为SCR催化剂的载体,而氯化法制备的纳米锐钛型TiO2由于会和活性物质V2O5反应生成V3Ti6O17聚合物而不适合作为SCR催化剂载体;（2）通过对催化剂配方和制备工艺进行研究,得到了SCR催化剂的优化配方为1%V2O5-10%WO3 /TiO2-810%SO3（重量比）;（3）建立了包括外扩散、内扩散和反应在内的颗粒状催化剂的数学模型预测结果与实验值吻合得较好,可以指导颗粒状催化剂的设计运行;（4）对成型SCR催化剂膏体的组成和制备工艺进行了研究,其中成型催化剂的膏体的组成包括优化的SCR催化剂基本粉体、水、粘合剂聚丙烯酰胺、助挤剂乙醇胺、扩孔剂活性炭粉体及结构助剂杆状玻璃纤维等,对其含量和成型制备工艺进行了优化研究,得到了具有一定机械强度和活性的蜂窝状催化剂;（5）对成型催化剂形状、几何尺寸及应用工况的优化:在“干净烟气”条件下,对蜂窝状催化剂和板状催化剂的孔（板）间距、壁厚、长度、氨氮比、空速比等进行研究,发现在优化配方和制备工艺条件下得到的孔径10×10mm、孔数4×4、壁厚1mm的蜂窝状催化剂在空速比（SV比）小于3500h-1、氨氮比0.91.0、温度320420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率较低和氨逃逸量较低,基本达到工业应用的要求,而在相近工况下平板型催化剂NO脱除率较低;而在“肮脏烟气”条件下,低含量（低于2%）水蒸气可以提高高温段NO脱除率,而高含量