国内外SCR脱硝催化剂的设计研究对比
7页1、 .wd. 国内外SCR脱硝催化剂的研究比照1国外SCR脱硝催化剂的研究现状1.1 研究历史SCR技术开展至今已有三十多年的历史,是目前国外应用比较广泛的一种烟气脱氮技术。但由于催化理论和反响机理研究上的欠缺,致使该项技术远未到达完善的程度。因此,对 SCR技术的研究也从未停顿过。近年来,在反响机理及反响动力学、抗毒性能、新型催化剂及载体的研究等方面又有了很大的开展。1.2 研究机构目前国外关于SCR催化剂的研究机构主要有:英国剑桥大学、英国雷丁大学、美国密歇根大学、日本九州大学、日本国立材料和化学研究所等等,其中密歇根大学主要致力于贵金属催化剂的研究,日本国立材料和化学研究所主要致力于金属氧化物催化剂制备方法的研究。1.3 研究进展1.3.1 贵金属催化剂贵金属催化剂低温催化活性优良,对NOx复原及对NH3、 CO氧化均具有很高的催化活性,因此在SCR过程中会导致复原剂大量消耗而增加系统运行本钱。此外,催化剂造价昂贵,易发生氧抑制和硫中毒。目前研究人员主要致力于采用新制备技术和新型载体,针对某些含硫低的工业尾气开发出一些性能较好的低温催化剂。在贵金属催化剂的制备方面,研究者不仅要考虑
2、到贵金属活性组分的种类,还要考虑到所用载体的种类问题。在 (NH3+H2)-NO 条件下,Evgenii V. Kondratenko 等对Ag/Al2O3 进展了SCR 研究,结果说明,在低温范围内,同时有O2 和 H2 存在的情况下,该催化剂的活性能得到很大程度的提高。 I. Salem 等就ZrO2 及SnO2 对SCR 催化剂Pt/Al2O3 催化活性的影响进展了研究;此外,关于不同复原剂对SCR 反响的影响也进展了探讨。研究结果指出,当采用C3H6 为复原剂时,在 250 左右,ZrO2 和SnO2 的添加,可以有效提高NOx 的转化率,同时还可以减少N2O 的产生;但是随着反响温度的升高, NOx 的转化率反而会降低。日本Ken-ichi Shimizu 等在尿素选择性催化复原NO 的过程当中,添加了0.5 %的H2,便使催化剂Ag/Al2O3 的催化活性大大增强。研究结果还指出,在 200500 温度范围内,体积空速为75000 h-1 时,Ag/Al2O3 表现出最高的选择性催化复原活性,NO 的转化率可达84 % 以上,而且还没有N2O 生成。西班牙P. Bautis
3、ta 等对富氧条件下硫酸盐掺杂Pd/ZrO 上进展的CH4 选择性催化复原NO 的过程进展了研究。研究结果说明,随着硫酸盐的掺杂,使得 Pd/ZrO 的化学构造发生了重要变化,从而使得该催化剂的催化活性和选择性都明显增强。1.3.2 金属氧化物催化剂关于非负载型金属氧化物催化剂,目前国外的研究主要集中在MnOx催化剂,而且有局部催化剂已显示出了非常好的低温活性。韩国的Min Kang等采用不同的沉淀剂,通过共沉淀法制备了一系列氧化锰催化剂,并在NH3-NOx条件下对该催化剂进展了活性测试,结果指出,采用碳酸钠作为沉淀剂制备的氧化锰催化剂,具有高的外表积、大量的Mn4+、以及高的外表氧浓度,且CO3 2-的存在增大了催化剂外表对NH3的吸附,使得该催化剂具有较高的低温催化活性。关于负载型金属氧化物催化剂的制备,也是既要考虑金属氧化物活性组分的种类及数量,还要考虑到所用载体金属氧化物的种类。TiO2 是目前研究中经常用到的载体,其具有很强的抗硫中毒能力,硫酸盐在TiO2 外表的稳定性比在其它氧化物外表弱很多。S. Djerad 等指出,氧浓度会对V2O5-WO3/TiO2 催化剂活性造成影
4、响,在150250 低温下,随着氧浓度升高,转化率也会增加。Al2O3 具有比较高的热稳定性,并且外表的酸性位有利于含氮物种的吸附与复原,也是一种金属氧化物催化剂比较理想的载体。韩国Muhammad Faisal Irfan 等对几种新型NO 氧化和NOx 复原催化剂的反响活性进展了评价。研究结果说明,在Co3O4-WO3 催化剂中,由于纳米Co-W 复合物的形成,使得即使在高空速和低温条件下,该催化剂也表现出优于其它催化剂的NOx 转化率。此外,在快速SCR 过程当中,Co3O4-WO3 催化作用下,N2O 的生成量也远远少于其它催化剂作用的情况。另外,由于WO3 对SO2 的抵抗性能,使得SO2 对NOx 的 SCR 反响的影响几乎可以忽略掉。在SCR 反响中,催化剂的活性往往会受到烟气中SO2 和 H2O 的影响,因此,有必要对这方面进展专门的研究。1.3.3 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,目前已开展的研究中涉及了多种类型的分子筛。关于
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