改性钛交联累托石催化还原同步脱硫脱硝实验研究

论文摘要

燃煤烟气中的SO2和NOx是大气污染物的主要来源,是目前大气污染治理的重点和难点。烟气催化还原同步脱硫脱硝,因其能够在同一个工艺过程中实现同时除去二氧化硫（SO2）和一氧化氮（NO）,成为近年来研究的热点之一。该技术利用烟气中不完全燃烧产物CO作还原剂,同步催化还原SO2和NO为单质硫和N2,避免了二次污染,而且回收单质硫实现资源再利用。其中,催化剂的研制是该技术的关键。本文结合累托石特有的结构特征和理化性质,首次提出将交联累托石应用于烟气催化还原脱硫脱硝。以溶胶-凝胶法制备了改性钛交联累托石（TiO2-Rec）系列催化剂,从载体、活性物质及其负载量考察了其脱硫脱硝活性。结果表明,TiO2-Rec是良好的脱硫脱硝催化剂载体,而且经复合组分活性物质改性后脱硫活性明显改善。其中含La掺杂的催化剂具有良好的单独脱硫性能,600℃时SO2转化率均大于90%,La2O3-CuO/TiO2-Rec在450℃时SO2转化率大于99%,反应温度窗口宽,能在450600℃保持稳定;Ce的掺杂具有较高的同步脱硫脱硝性能,600℃时CuO-CeO2/ TiO2-Rec的NO转化率98%,SO2转化率84.5%,生成完全氧化产物CO2选择性95%。SEM、XRD表征表明:交联改性修饰了催化剂结构,活化后物相有利于提高催化剂反应活性。并初步探讨了反应机理,为拓宽累托石应用领域提供理论基础。烟道气中存在的O2、水蒸汽等是引起催化剂中毒失活,导致催化还原脱硫脱硝技术无法推广的最主要的原因。因此,本章考察了La-M/γ-Al2O3（M=Fe, Co, Ni）系列催化剂,选用无O2/H2O条件下硫化活化及活化后脱硫活性实验中SO2转化率均大于90%的La-M/γ-Al2O3（M=Fe, Co）做抗氧气中毒性能研究。O2的存在会导致催化剂失活,在相同条件La-Co/γ-Al2O3抗O2中毒性能更强,遂以此进一步研究含氧条件下氧气体积百分含量和反应温度的影响,发现抗中毒性能由强到弱的顺序为:500℃, 1.0%O2﹥500℃, 0.5%O2﹥600℃, 0.5%O2。XRD图谱分析表明高温和高O2含量,会加速催化剂上活性成份硫化物与O2反应而导致催化剂失活。La-Co/γ-Al2O3上抗水蒸汽中毒实验则表明:在反应体系中注入不同量水都会引起催化剂活性降低,但不会完全失活,SO2转化率还能保持在70%,注入水越多,催化剂活性降低越严重。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 烟气脱硫脱硝的目的意义
• 1.2 课题来源
• 2 催化剂设计与制备工艺分析
• 2.1 催化剂的结构、特征与设计要求
• 2.2 本章小结
• 3 催化剂制备与评价
• 3.1 催化剂制备
• 3.2 催化剂活性评价
• 3.3 本章小结
• 4 溶胶－凝胶法系列催化还原脱硫脱硝实验研究
• 4.1 不同载体对催化剂活化过程的影响
• 4.2 温度对催化剂活化过程的影响
• 4.3 活性物质及负载量对脱硫效果的影响
• 2-Rec 催化剂脱硫性能的影响因素'>4.4 不同活性物质改性 TiO₂-Rec 催化剂脱硫性能的影响因素
• 4.5 复合组分活性物质改性同步脱硫脱硝
• 4.6 催化剂表征及机理讨论
• 4.7 本章小结
• 2O₃ 系列催化剂抗中毒实验研究'>5 γ-Al₂O₃系列催化剂抗中毒实验研究
• 2O₃（M=Fe、Co、Ni）的催化性能'>5.1 La-M/γ-Al₂O₃（M=Fe、Co、Ni）的催化性能
• 2O₃（M=Fe、Co、Ni）抗中毒性能研究'>5.2 La-M/γ-Al₂O₃（M=Fe、Co、Ni）抗中毒性能研究
• 5.3 抗中毒机理性能初探
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献