SCR脱硝技术用催化剂性能试验与成型研究

论文摘要

电站锅炉排放的氮氧化物（主要是NO和NO2,其中NO占90%左右）是促使酸雨形成的主要大气污染物之一,对人类的健康构成了极大的威胁。在我国的燃煤电站中,大多采用低NOx燃烧技术,而脱硝效率较高的选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）技术则相对应用较少。SCR技术在国外燃煤电站中有着十分广泛的应用,在美国、日本以及德国等一些欧洲国家,电站SCR技术已经成为控制NOx排放的重要技术之一。随着我国NOx排放标准的日益严格,低NOx燃烧技术已经不能满足需要,SCR技术将会成为我国控制NOx排放的主流技术。在SCR技术的应用过程中,催化剂是其中最重要的组成部分,其催化性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果。然而,我国至今仍没有自主知识产权的催化剂技术,所需催化剂均需进口。目前商业SCR催化剂主要是以V2O5为活性成分,TiO2为载体,WO3和MoO3为促进剂的催化剂。但由于涉及商业机密和应用条件的复杂性,我们对不同条件下,各种成分的最佳配比,以及各种成分的不同含量对催化剂活性的影响仍不清楚。除此之外,商业催化剂需要具有一定的形状以便于安装在烟道中。如何在保证催化剂高活性的情况下,将其制成一定的形状,也是SCR催化剂研制中的一个难题。基于此,本文主要进行了以下工作。1.设计并搭建了催化剂活性实验台,为后续的催化剂活性研究奠定了基础。2.对V2O5/TiO2催化剂的活性进行了试验研究。通过调整催化剂中各种成分的含量,得出各种成分对催化剂活性的影响。对温度,反应风速,NO入口浓度等因素对催化剂活性的影响也进行了一定的研究。3.设计并制造了催化剂成型的模具,进行了一系列催化剂成型的试验。通过试验,改正了模具设计中存在的一些问题。4.通过在催化剂中添加各种成型助剂,制得蜂窝状催化剂,并对成型后的催化剂进行了一系列的活性测试。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• x的生成机理'>1.2 NO_x的生成机理
• x控制技术的研究'>1.3 NO_x控制技术的研究
• 1.4 选择性催化还原技术
• 1.5 选择性催化还原催化剂
• 1.5.1 贵金属催化剂
• 1.5.2 金属氧化物催化剂
• 1.5.3 沸石催化剂
• 1.5.4 层柱粘土催化剂
• 1.6 SCR催化剂所需具备的条件
• 1.7 脱硝催化剂的毒化
• 1.8 脱硝催化剂的研究方向
• 1.9 本文主要研究内容
• 第2章 课题实验研究方案
• 2.1 催化剂的制备
• 2.2 活性试验的反应器和实验方案
• 2.2.1 多相催化反应的反应器
• 2.2.2 积分反应器
• 2.2.3 试验中反应器的一些注意事项
• 2.3 活性实验台的搭建和催化剂活性的测试
• 2.3.1 直管反应器
• 2.3.2 控温装置
• 2.3.3 气体供应混合装置
• 2.3.4 催化剂的活性测量
• 2.4 催化剂的成型研究
• 2.4.1 典型的催化剂形状与布置方式
• 2.4.2 催化剂成型实验
• 2O₅-TiO₂催化剂的制备和测试'>第3章 V₂O₅-TiO₂催化剂的制备和测试
• 2O₅-TiO₂催化剂及其上进行的SCR反应'>3.1 V₂O₅-TiO₂催化剂及其上进行的SCR反应
• 2O₅-TiO₂催化剂简介'>3.1.1 V₂O₅-TiO₂催化剂简介
• 2O₅-TiO₂上的反应机理'>3.1.2 SCR在V₂O₅-TiO₂上的反应机理
• 3.2 催化剂的制备
• 3.2.1 本实验所需药品和设备
• 3.2.2 催化剂的制备
• 3.2.3 催化剂的标号及各项参数
• 3.3 催化剂活性实验及结果分析
• 3.3.1 空速对催化剂活性的影响
• 3.3.2 NO入口浓度对催化剂活性的影响
• 3.3.3 钒的含量对催化剂活性的影响
• 3.3.4 钨的含量对催化剂活性的影响
• 3.3.5 钼的含量对催化剂活性的影响
• 3.3.6 同时添加钨、钼对催化剂活性的影响
• 第4章 成型模具的设计和制造
• 4.1 挤出成型概述
• 4.2 成型机的设计及制造
• 4.2.1 压缩挤出装置的设计
• 4.2.2 模头的设计
• 4.2.3 模头各部分的尺寸及加工精度对催化剂成型的影响
• 第5章 催化剂的成型实验
• 5.1 影响载体成型强度的因素
• 5.2 催化剂的成型实验研究
• 5.2.1 各种添加剂对成型的影响
• 5.2.2 成型配方的优化
• 5.2.3 添加活性成分对成型的影响
• 5.3 成型后催化剂的活性测试
• 第6章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表