铁基中低温SCR脱硝催化剂性能研究.

英文摘要

铁基中低温SCR脱硝催化剂性能研究

摘要

氮氧化物(NOx)对人体、环境的危害很大，是目前国内外急需解决的问题之一。选择性催化还原法具有脱硝效率高、N2选择性好等优点，得到广泛使用。商业化的脱硝催化剂存在价格昂贵，活性温窗窄，活性窗口温度较高且废弃的催化剂易造成二次污染等问题，所以，开发廉价、低温、高效的环境友好型催化剂具有十分重要的意义。铁的氧化物具有环境友好、价格低廉以及还原性强等优点，在NOx 选择催化还原(SCR)脱除领域已经受到了国内外学者的广泛关注。本文主要针对氧化铁脱硝催化剂的制备、表征等各方面进行了研究。

本文首先考察了制备方法、助剂CeO2含量两个因素对非负载型Fe2O3催化剂性能的影响。通过XRD、XPS、H2-TPR、BET比表面积测试、UV-vis DRS等表征手段，对催化剂进行了表征，并且对催化剂的脱硝活性和对氨气的氧化率进行评价。然后，通过XRD、XPS、XRF、BET比表面积测试的表征手段，分析了一种工业级多元金属氧化物(MO)的基本性质，研究了其基础脱硝活性。以XO为催化剂基体，TiO2为载体，Fe2O3为活性组分制备了负载型脱硝催化剂。考察了XO及不同助剂对SCR催化活性的影响。利用XRD、H2-TPR、BET比表面积测试等技术对制备的催化剂进行了表征。

对非负载型Fe2O3催化剂研究表明：模板法比共沉淀制备的催化剂具有更大的比表面积，更强的氧化性和酸性，促进了催化剂脱硝活性的升高；前者比后者的活性温区宽，并且具有较好的高温脱硝活性。对不同含量CeO2催化剂的表征比较发现，当CeO2含量为2 %和4%时具有相对较高的催化活性和相对较小的氨气氧化率，这主要是由催化剂中铁物种氧化性的变化导致的。

对多元金属氧化物基本性质的研究表明，多元金属氧化物中主要有Fe、Si、Al等多种元素，颗粒表面存在Si、Na、Al、V等元素的富集。多元金属氧化物比表面积极低，基础脱硝活性较低，不适合直接作为脱硝催化剂或者活性组分。

制备了XO为催化剂基体，TiO2为载体，Fe2O3为活性组分的催化剂，考察基体对催化剂的影响。实验结果表明，加入多元金属氧化物后，催化剂比表面积减小、氧化性增强。在250 ℃-350 ℃内催化剂的脱硝活性在90 %以上，但是活性温窗较窄。分别使用CeO2、MoO3、WO3对催化剂进行掺杂，实验结果表明：掺杂后催化剂比表面积增大，有利于氨气的吸附，促进SCR反应的进行；CeO2掺杂后催化剂的脱硝活性在整体上提高，但是最佳活性温窗没有变宽或者变化；MoO3、WO3掺杂后催化剂的中低温活性降低，高温活性提高，活性温窗宽，并向高温移动。

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关键词：选择性催化还原，多元金属氧化物，氧化铁，脱硝

ABSTRACT

In recent years, with the rapid development of industrialization in China, atmospheric pollution caused by the burning of fossil fuels has being more and more serious. NOx is one of the main atmospheric pollutants, which bring huge harm to human body and environment, it is one of the urgent problems at home and abroad to be solved. There are many methods controlling NOx emission，one of the most widely used is selective catalytic reduction (SCR), it has advantages of high denitration efficiency and N2 selectivity.

At present, there exist some problems in the commercial catalyst, the price is expensive, narrow active temperature window, and abandoned catalyst will lead to secondary pollution. So, it has very important significance to develop environmental friendly catalyst, low temperature, high efficiency and cheap. Iron oxide, has received the attention of scholars both at home and abroad, because it has advantages of environmentally friendly, low prices,and strong reducibility.This paper focuses on the preparation and characterization of denitration catalyst based on Fe.

First, a series of experiments were conducted to research denitration catalyst based on Fe, including the preparation method and the content of CeO2. The catalysts were characterized with XRD, XPS, H2-TPR, BET and UV-Vis DRS, and the denitration activity and the oxidation rate of NH3over catalysts was evaluated. Then, the basic properties of multiple metal oxide were characterized by the means of XRD, XPS, XRF, BET, and the basic denitration activity of multiple metal oxide was studied. Non supported catalysts was prepared with XO, TiO2, Fe2O3as base material, carrier and active constituent respectively. The effects of XO and different assistant on the SCR catalytic activity was investigated.

The research on non supported Fe2O3 catalysts shows that The catalyst prepared by template method has has larger specific surface area, stronger oxidation and acid than the catalyst prepared by coprecipitation method, increased the denitration activity. The former than the latter has a wider temperature range of activity and higer denitration activity at high temperature.The characterization of the different content of CeO2

IV

英文摘要

catalyst indicate that the catalysts with 2wt% and 4wt% content of CeO2 possess higher catalytic activity and lower oxidation rate of ammonia, and, this was mainly caused by the change of oxidation of iron species.

The basic nature of the multiple metal oxide was studied. The results show that there are many elements in the multiple metal oxide, such as Fe, Si, Al,etc. and Si, Na, Al, V element enriched on the surface of the particles. Multiple metal oxide with low specific surface area and denitration, was not suitable for denitration catalyst or active component.

The supported catalyst was prepared with XO, TiO2, Fe2O3 as base material, carrier and active constituent respectively, in order to studied the effect of base material on the catalyst. The experimental results show that the addition of multiple metal oxide lead to the surface area reduced and oxidation enhanced of catalysts.

The catalyst has the better activity , the activity of 250 ℃-350 ℃ were greater than 90%, but the active temperature window was narrow.

Use of CeO2, MoO3, WO3 to doped catalysts, the results show that the doped of CeO2, MoO3, WO3 made the surface area increased, which is helpful to the adsorption of ammonia, promoted the SCR reaction.The denitrification activity rised in the overall of catalyst doped by CeO2, but the best active temperature window no wider or change; The denitrification activity reduced in the low temperature and rised in high temperature of catalyst doped by MoO3 or WO3, the active temperature window width and shifted to higher temperature.

Keywords:Selective catalytic reduction, iron oxide, multiple metal oxide, denitrification

V

1 绪论

目录

中文摘要....................................................................................................................................... III 英文摘要....................................................................................................................................... I V 1 绪论.. (4)

1.1 课题背景 (4)

1.1.1 氮氧化物的形成 (4)

1.1.2 氮氧化物污染与危害 (5)

1.2 氮氧化物的控制技术 (6)

1.2.1 低氮燃烧技术 (6)

1.2.2 烟气脱硝技术 (7)

1.3 SCR烟气脱硝技术 (9)

1.3.1 SCR技术基本原理 (9)

1.3.2 SCR技术反应机理 (10)

1.3.3 SCR脱硝催化剂 (10)

1.3.4 SCR脱硝技术的不足之处 (12)

1.4 铁基脱硝催化剂 (12)

1.4.1 铁基脱硝催化剂研究进展 (12)

1.4.2 铁基催化剂脱硝机理 (16)

1.5 研究目的及主要研究内容 (19)

1.5.1 研究目的 (19)

1.5.2 主要研究内容 (19)

2 实验内容与方法 (20)

2.1 实验试剂与仪器 (20)

2.1.1 实验试剂 (20)

2.1.2实验仪器设备 (20)

2.2 催化剂活性评价 (21)

2.2.1 催化剂活性评价装置 (21)

2.2.2 催化剂活性测试 (22)

2.3 催化剂的表征方法 (22)

2.3.1 晶型结构分析 (22)

2.3.2 差热-热重分析 (22)

2.3.3 BET比表面积及孔结构分析 (23)

1

2.3.4 X射线荧光分析 (23)

2.3.5 X射线光电子能谱分析 (24)

2.3.6 表面酸性及氧化还原特性分析 (24)

2.3.7 紫外-可见漫反射光谱分析 (24)

3 CeO2掺杂的Fe2O3催化剂脱硝性能研究 (26)

3.1 制备方法对催化剂性能的影响 (26)

3.1.1 催化剂制备 (26)

3.1.2 晶型结构分析(XRD) (26)

3.1.3 差热-热重分析(TG-DTA) (27)

3.1.4 比表面积及孔径分析 (28)

3.1.5 X射线光电子能谱(XPS) (29)

3.1.6 表面酸性分析(NH3-TPD) (30)

3.1.7 程序升温脱附还原分析(H2-TPR) (31)

3.1.8 脱硝性能测试 (32)

3.1.9 工况条件测试 (35)

3.2 CeO2含量对催化剂性能的影响 (37)

3.2.1 催化剂制备 (37)

3.2.2 晶型结构分析(XRD) (37)

3.2.3 比表面积及孔径分析 (39)

3.2.4 X射线光电子能谱(XPS) (40)

3.2.5程序升温脱附还原分析(H2-TPR) (42)

3.2.6 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-vis DRS) (43)

3.2.7 脱硝性能测试 (44)

3.3 本章小结 (46)

4 以多元金属氧化物为载体的铁系催化剂研究 (47)

4.1 多元金属氧化物基本性质 (47)

4.1.1 体相元素分析(XRF) (47)

4.1.2 晶型结构分析（XRD） (47)

4.1.3 X射线光电子能谱(XPS) (48)

4.1.4 比表面积及孔径分析 (49)

4.1.5 XO基础脱硝活性 (50)

4.2 以多元金属氧化物为载体的铁系脱硝催化剂研究 (50)

4.2.1 Fe2O3-TiO2/XO催化剂制备 (50)

4.2.2 晶型结构分析（XRD） (51)

2

1 绪论

4.2.3 比表面积分析 (52)

4.2.4 程序升温脱附还原分析(H2-TPR) (53)

4.2.5 脱硝性能测试 (53)

4.3 过渡金属掺杂对Fe2O3-MO-TiO2/XO催化剂的影响 (55)

4.3.1 Fe2O3-MO-TiO2/XO (M=W、Ce、Mo)催化剂制备 (55)

4.3.2 晶型结构分析（XRD） (56)

4.3.3 比表面积分析 (56)

4.3.4 程序升温脱附还原分析(H2-TPR) (57)

4.3.5 脱硝性能测试 (58)

4.4 本章小结 (59)

5 结论 (60)

致谢....................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (62)

附录....................................................................................................... 错误！未定义书签。

A. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果 ...................................... 错误！未定义书签。

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1 绪论

1.1 课题背景

近年来，国内工业化快速发展，在给国民经济带来大发展的同时，污染物的排放量也逐年增多，严重破坏生态环境、危害人们的身体健康。在“十一五”期间，脱硫技术基本发展成熟，粉尘排放也得到了有效的控制，氮氧化物(NOx)的治理问题已逐渐成为大气治理的主要方面。煤炭占我国能源的75 %以上，并且以煤炭为主要能源的现状在短期内很难改变，燃煤排放的SO2、粉尘和NOx分别占全国总排放量的67 %、60 %和87 %[1,2]。2010年，环境保护部明确提出将NOx排放列入“十二五”总量控制约束性指标，2012年1月1日颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，甚至比欧盟相关规定要求高，规定从2014年1月1日起，非重点地区2003年前投产的机组NOx最高排放量为200 mg/m3，而所有新建火电NOx最高排放量为100 mg/m3。

目前，NOx的脱除方法很多，但应用最为广泛的是选择性催化还原(SCR)脱硝技术。SCR脱硝技术的的核心是催化剂的研发和制备，其催化活性将直接影响SCR 脱硝系统的整体效果。我国的SCR脱硝技术起步较晚，现在投入运行的多是从欧美和日本引进的技术，尤其是SCR催化剂配方和制作工艺几乎全部依赖进口，价格极其昂贵。因此，我们必须研制具有具有自主知识产权的SCR催化剂，实现SCR 催化剂的国产化，降低成本，推进我国SCR脱硝技术的发展，有效控制NOx的排放[3,4]。

1.1.1 氮氧化物的形成

NOx按照来源可以分为移动源和固定源，其中移动源主要是机动车尾气排放，约占NOx总排放量的30 %左右[5]；固定源排放的NOx则占总排放量的70 %左右，主要来源于化石燃料的燃烧，包括燃煤电厂、工业炉窑和民用炉灶等。NOx的形成由许多基元反应组成，机理相当复杂，一般可以分为快速型NOx、热力型NOx 和染料型NOx[6,7]。

①快速型NOx

快速型NOx又名瞬时型NOx，是指燃料燃烧碳氢离子团与空气中N2反应

产生的NOx。它是费尼莫尔(Fenimore)在1971年的实验中发现的。他认为燃料在燃烧时，由于燃料浓度过高，反应器附近会快速生成NOx，这是由于N2与含碳自由基发生反应，生成的N与氧气反应，增加了NO的含量，部分的HCN也会与氧气反应生成NO。图1.1[8]为是该反应的简化过程。燃烧时快速型NOx生成量很小，不含N的燃料在低温下燃烧时，才主要考虑快速型NOx。

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1 绪 论

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图1.1 快速型NOx 生成途径

Figure 1.1 Prompt NOx formation pathway

在该生成过程中，有两步反应比较重要[9,10]:

N HCN N CH 2+→+ (1.1)

NH HCN N CH 2+→+ (1.2)

②热力型NOx

热力型NOx 指空气中的O 2与N 2在高温条件下反应而生成的NOx 。前苏联科学家捷里道维奇(Zeldovich)曾对此进行了详细的研究，并提出以下反应机理[11]： N NO N O 22+→+ (1.3) N NO O N 2+→+ (1.4) 总反应式为：

NO N O 22→+ (1.5) NO NO O 2→+ (1.6)

反应温度T 对热力NOx 的生成有明显影响，当T ＜ 1500 ℃时，几乎没有NOx 生成；当T ＞ 1500 ℃时，T 每增加100℃，反应速率增加6 ～ 7倍。

③燃料型NOx

燃料型NOx 是燃烧时含氮化合物热分解后被氧化生成的NOx [12~14]。燃烧过 程中燃料转化为HCN ，之后转化为NH 2或NH ；NH 2或NH 再与O 2反应生成NO 和H 2O 。反应如下：

2O N NO O +→+ (1.7) O O N NO NO 2+→+ (1.8)

O H /CO NO/NO O N R 22223+→+ (1.9)

1.1.2 氮氧化物污染与危害

NOx 是多种氮与氧的化合物的总称，造成大气污染的主要是NO 、NO 2、N 2O 。NOx 进入大气后，通过化学和物理的作用引发一系列环境问题，给环境和人来造成严重危害[15,16]。NO 是无色无味的气体，它易与血液中的血红蛋白结合，使人缺

氧窒息，并引起中枢神经麻痹，最后损伤大脑。NO2的毒性很大，是NO的5倍，可引起肺损伤，严重的可能造成肺水肿，慢性中毒将会导致器官及肺部发生病变[17]。

NOx是导致酸雨的“酸性气体”，NO经过直接或间接的氧化作用生成NO2，然后与雨水结合产生硝酸型酸雨。酸雨严重危害土壤、水体等生态系统，不仅造成重大经济损失，更加危机人类生存及发展。酸酸型酸雨对森林、水体、建筑物的危害远远强于硫酸型酸雨，并且有研究表明，硝酸对酸雨的贡献呈现递增趋势，降水中NO3-/SO42-在全国范围内增加。NOx排放的快速增长可能抵消目前对SO2的控制，使酸雨继续恶化[18]。

大气中的NOx和碳氢化合物在太阳紫外光的照射下发生光化学反应，生成二次污染，这种烟雾称为光化学烟雾。大气中NOx浓度的微笑增加都将会增强光化学烟雾的污染程度。光化学烟雾的危害十分大，会造成农作物产量降低，对人体的呼吸道和眼睛产生刺激，导致呼吸道疾病、头痛等，严重的甚至可导致死亡。大气中的NOx也破坏臭氧层，臭氧层被破坏将大致全球天气结构发生变化。由于NOx排放引起的一系列生态和环境问题，对全球的结构产生巨大威胁，因此，NOx 的排放问题更受到重视[19]。

1.2 氮氧化物的控制技术

如前所述，NOx的形成分为三类，生成量与燃烧条件有关。因此，NOx的控制有两种途径：控制燃料的燃烧，减少NOx的生成；对排放的烟气进行处理，降低烟气中NOx的含量[20]。

1.2.1 低氮燃烧技术

低氮燃烧技术主要包括：低空燃比燃烧、燃料分级燃烧、空气分级燃烧、烟气再循坏、低NOx燃烧器等，是一种经济适用的NOx减排途径。但减排效率一般在30 % ~ 60 %，不能满足环保要求。在对烟气进行脱硝前，先采用低氮燃烧技术减少NOx，可以减少投资和运行费用。

①低空燃比燃烧

在低过剩空气系数条件下燃烧，可以达到限制反应区内氧气量的作用，因而可以控制热力型NOx的生成。这种方法可以减少15 % ~ 20 %的NOx。但当过剩空气系数很低时，CO和黑烟增加，燃烧的效率会降低，还可能出现结渣和堵塞等问题。

②空气分级燃烧[21,22]

空气分级燃烧可以弥补低空燃比燃烧导致的不完全燃烧的损失和飞灰中含碳量增加等不足。这种燃烧过程可简单描述为富燃料(贫氧)燃烧—贫燃料(富氧)燃烧。

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1 绪论

燃烧过程分为三个区：一次风和煤在出口处形成的富燃区，二次风掺混的持续富燃区，三次风掺入最终形成的完全燃烧区。

分级送风是简单有效的NOx减排技术，采用该方法后燃烧天然气时NOx的排放量可降低60% ~ 70%，燃煤时可降低40% ~ 50%。空气分级燃烧虽说是一种简单有效的NOx减排技术，但若两级之间的空气比例分配不恰当，或者炉内的混合条件不合适，可能会增加不完全燃烧的损失。

③烟气再循环

烟气再循环是指在锅炉的空气预热器之前抽取部分的烟气返回到炉内，利用氧浓度的减少和惰性气体的吸热，使温度降低，抑制燃烧过程，从而减少热力型NOx的生成。烟气再循环的方法只能抑制热力型NOx的生成。

采用烟气再循环时，因为烟气量增加，会引起燃烧状态不稳定，增加不完全燃烧的热损失。因此，锅炉的再循环不宜超过20 %。这种方法需要安装循环风道和再循环风机，对现有锅炉改造时对附近场地要求较高，且费用较高。

④低氮燃烧器

低氮燃烧器是在燃烧器的出口处实现分级送风，并选择合适的风煤比，抑制NOx的生成。按照不同的NOx控制原理，低氮燃烧器可以分为浓淡燃烧性、阶段燃烧性、分割火焰性、自身在循环型和混合促进型[23]。低氮燃烧器投资低、效果好，是值得大力发展的低氮燃烧技术[24]。

1.2.2 烟气脱硝技术

从上世纪五十年代国外就开始对低氮燃烧进行研究，到了七、八十年代，低氮燃烧的工艺已经十分成熟，并且投资和运行费用低。随着各国对烟气排放标准越来越严格，仅依靠低氮燃烧已不能满足现在的环保要求，采取烟气脱硝势在必行。

根据工作介质的差异，烟气脱硝技术可以分为湿法和干法两类。目前，湿法脱硝主要以吸收为主[25]；干法脱硝技术主要包括：电子束辐照法(EBA) 、催化分解法[26]、选择性非催化还原法(SNCR)[27]、选择性催化还原法(SCR)[28]等。

①吸收法

湿式吸收法是使用氧化剂KMnO4、O3或ClO2将NO氧化生成NO2，然后NO2被水、酸或者碱的水溶液吸收，实现NO的脱除。吸收脱销的效率可达到90 %以上，并且吸收剂种类多、适应性极强、可因地制宜，在中小型企业内广泛被应用。但是该方法会产生二次污染物废水，因此应用受到一定限制。

②电子束辐照法

在电子束的辐照作用下，烟气中的H2O和O2被高能电子激发而产生具有强氧化性能的活性基团O、OH和H2O，这些活性基团将烟气中的NOx迅速氧化，并

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8

与H 2O 反应生成HNO 3。最后，喷入烟气中的NH 3与HNO 3反应生成易于除掉 或回收的NH 4NO 3，NH 3在这里的作用是中和剂，而不是还原剂。

图1.2 电子束辐照反应示意图

Figure 1.2 The scheme of electron beam irradiation method

③催化分解法

催化分解法是在催化剂的作用下，将NO 直接分解为N 2和O 2，该方法不会有二次污染物生成，故NO 直接分解法备受各国学者的关注。NO 分解的活化能为364 kJ/mol ，在热力学上是很稳定的。该方法中催化剂的活性几乎全被表面的吸附氧抑制，导致NO 的分解不能再足够的O 2氛围中进行，且NO 分解产生的O 2会使催化剂失活，因此该方法在实际应用中有一定局限性。

④选择性非催化还原法(SNCR)

选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction ，SCR)是指将尿素或者 氨气等含有氨基的还原性物质喷入927 ℃ ~ 1100 ℃的锅炉炉膛内，在没有催化剂的作用下与烟气中的NOx 发生还原反应，将NOx 还原为H 2O 和N 2，烟气中的O 2基本不参与反应。主要反应为：

O H N NO NH 223+→+ (1.10) 22224CO O H N NO CO )(NH ++→+ (1.11)

当温度低于927 ℃时，NO 和NH 3反应不完全，造成氨气逃逸；温度高于1000 ℃时NH 3被炉内的O 2氧化为NO ，造成NOx 排放量增加，所以温度过高或者过低对SNCR 反应都是不利的。

SNCR 技术最早是由美国Exxon 公司提出，并于1974年在日本得到应用，使用NH 3喷射脱硝。此时脱硝效率短期内可达到75 %，但长期仅达到30 % ~ 50 %，并且反应温窗窄、氨气逃逸量大，因此该方法一般只作为低氮燃烧技术的补充手段。

⑤选择性催化还原(SCR)

1 绪 论

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选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction ，SCR)脱硝是指在催化剂存在下，以CO(NH 2)2、NH 3、甲烷等作为还原剂，与烟气中的NOx 反应生成环境无害的N 2和H 2O 。

美国的Engelhard 公司于1957年首先提出了选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction ，SCR)，并于1979年在日本的Kudamatsu 电厂得到应用。SCR 法具有脱硝效率高、选择性良好、活性温窗宽、运行安全等优点，作为末端技术具有较高保障性。经过数十年的工业应用，该技术已经十分成熟，并且二次污染小，目前已成为烟气脱硝的主流技术。

1.3 SCR 烟气脱硝技术

1.3.1 SCR 技术基本原理

SCR 脱硝技术是指在催化剂作用下，还原剂(主要为NH 2-CO-NH 2和NH 3)与烟气中NOx 反应，生成无毒、无污染的N 2和H 2O ，反应原理如图1.1所示。

图1.1 SCR 反应原理

Figure 1.1 Chemical reaction principle of SCR

以NH 2-CO-NH 2为还原剂，则NH 2-CO-NH 2先通过水解反应生成NH 3，NH 3再与NOx 发生反应，生成N 2和H 2O 。以NH 3作为还原剂，则NH 3直接与NOx 发生反应，主要的反应方程式为：

O 6H 4N O 4NO O 4H 2222+→++ (1.12)

反应式(1.12)被成为“标准SCR 反应”，该反应在选择性脱除NO 时还需要消耗一部分的O 2。当反应烟气中没有O 2存在时，则按照反应式(1.13)进行，与(1.12)式比较，该反应的反应速率有所降低。

O 6H 5N 6NO O 4H 222+→+ (1.13) 另外，当眼其中同时含有NO 和NO 2，且比例为1:1时，则会发生“快速SCR”反应，反应式如(1.14)所示。与(1.12)式比较，该反应的反应速率更高[29]。

O 6H 4N 2NO 2NO O 4H 2222+→++ (1.14)

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上述的反应对脱除NOx 都是有效的，但实际中往往会有许多副反应随之发生，如反应(1.15)[30]：

O 6H O 4N 3O 4NO 4NH 2223+→++ (1.15) 该反应的发生会产生大量的N 2O ，它的毒性远高于NO ，会对环境造成更大危害，N 2O 的生成会降低N 2的选择性，使脱硝效率下降。另外，当眼其中含有过量的O 2时，当温度高于350 ℃时会发生NH 3氧化的副反应[29]：

O 6H 4N 3O 4NH 2223+→+ (1.16) O 6H 4NO 5O 4NH 223+→+ (1.17)

反应(1.17)的发生会生成新的NO ，降低SCR 反应的脱硝效率。

1.3.2 SCR 技术反应机理

20世纪70年代末，SCR 烟气脱硝技术在实际应用中获得成功，此后许多的学者开始关注该反应的反应机理。反应机理的研究对于提高催化剂的性能有重要的意义，经过长期的研究和探索，取得了很多成果，但对于不同的催化剂，反应机理也不尽相同。

对于NH 3-SCR 反应的机理，被研究者们普遍承认的主要有两种不同的观点:一种观点认为在SCR 反应中，一种反应物必须先吸附到催化剂的活性位上，然后与气相中的另外一种反应物发生反应，遵循Eley-Rideal (E-R)反应机理；还有一种观点认为在SCR 反应中，两种反应物必须同时吸附在相邻的两个活性位上，然后再发生反应，遵循Lamgmuir-Hinshel wood (L-H)反应机理。

1.3.3 SCR 脱硝催化剂

20世纪50年代，美国的Engelhard 公司首次提出SCR 脱硝并申请发明专利，1972年日本也正式的开始对此进行研究，并于1977年首先实现工业化，欧美等国家也迅速的开始进行研究并应用于各国的电厂中。经过经过将近六十年的完善和发展，SCR 技术已经成为实际工业应用中效率最高并且最成熟的一种脱硝技术。

SCR 脱硝催化剂最早是贵金属催化剂，它仅在低温下具有较好的活性，并且有N 2O 生成。随后人们开始关注金属氧化物催化剂，在对众多的金属氧化物进行研究开发后，发现V 2O 5/TiO 2催化剂在250-400 ℃的温区内有较好的脱下活性，因此在电厂脱硝中得到了广泛的应用。最近几年，有些学者开始研究分子筛类催化剂脱硝，发现其具有较好的活性，甚至在600 ℃依然有很好的活性，主要是适用于烟气排放温度高的地方。

①贵金属催化剂

20世纪70年代人们已经开始使用贵金属催化剂进行烟气脱硝，是使用最早的脱硝催化剂，此类催化剂的活性组分主要为：Pt 、Au 、Pd 等，载体主要是SiO 2或Al 2O 3等整体式陶瓷，也可添加La 、Ba 等为助剂。反应机理：NO 在Pt(Pd)的活性

1 绪 论

11 中心发生脱氧形成Pt-O(Pd-O)，然后碳氢化合物、H 2等还原剂将Pt-O(Pd-O)还原为Pt ，继续参加催化还原反应。此类催化剂的特点：反应温度低、脱硝效率高、对NH 3有强的氧化作用、容易发生S 中毒、原料价格昂贵，等。不适合应用在规模较大的固定源NOx 治理中。20世纪80年代逐步被新研发的催化剂取代，目前仅在汽车尾气中有应用[31]。

②沸石分子筛催化剂

沸石分子筛是一种结晶型硅铝酸盐，它具有均匀且规则的孔道结构，有大的比表面积，活性较高且选择性高。最初主要应用于催化裂化等有机合成领域，随后被应用于NOx 的脱除中，主要应用于温度较高的燃气电厂废气处理中。研究者普遍认为以氨气为还原剂时，此类催化剂的SCR 反应遵循L-H 机理。

1995年，Beutel 等[32]首次将Cu/ZSM-5催化剂用于SCR 脱硝反应中，研究发现该催化剂的活性温窗宽且脱硝活性高。随后，Long 等[33]在1998年首次以Pt 为活性组分、分子筛MCM-41做为载体制备了催化剂，并用于HC-SCR 催化反应。研究表明，以MCM-41为载体制备的催化剂比其它载体(如SiO 2、ZSM-5等)具有更高的NO 脱除效率。

目前，沸石分子筛催化剂主要应用于化工生产或电厂NOx 的脱除。但此类催化剂存在：活性温度高、催化剂热稳定性差，抗SO 2和H 2O 毒化能力差等缺点。这些缺点限制了它的应用，有待深入研究。

③金属氧化物催化剂

金属氧化物催化剂主要以V 2O 5、MnOx 、CuO 、等金属氧化物或混合物作为活性组分，Al 2O 3、TiO 2等为载体制备得到。其中，研究最为成熟、应用最为广泛的是是以TiO 2为载体的V 2O 5-WO 3或V 2O 5-MoO 3催化剂，该类催化剂具有较好的中高温活性和抗硫及水中毒性能，已经在工业中得到普遍应用。

1960年科学家首次将V 2O 5做为活性成分应用到脱硝中，此后许多学者开始关注这类催化剂。1991年，Went 等[34]人分别以SiO 2、A12O 3和TiO 2为载体负载的V 2O 5制备了催化剂，研究结果发现：催化剂的活性和选择性与载体密切相关，分散度依次为TiO 2≈A12O 3>SiO 2，TiO 2最适合作为V 2O 5脱硝催化剂的载体。

锐钛矿型的TiO 2有合适的比表面积、良好的孔结构以及表面酸性，但锐钛矿型TiO 2为一种亚稳定晶体，极易转换形成热稳定性较高的金红石，导致TiO 2的烧结以及比表面积的减小。1993年，Lietti 等[35]在V 2O 5/TiO 2催化剂中掺杂WO 3，发现掺杂WO 3有抑制锐钛矿型TiO 2向金红石型的转化的作用，并且可以提高催化剂的热稳定性、改变它的表面酸度，最终提高催化剂的脱硝活性。1998年，Lietti 等

[36]又在V 2O 5/TiO 2催化剂中掺杂MO 3，发现掺杂MO 3同样可以提高V 2O 5/TiO 2催化剂的热稳定性以及脱硝活性，同时还可以提高N 2选择性并抑制As 对催化剂的

scr脱硝催化剂介绍[整理版]

scr脱硝催化剂介绍[整理版] SCR脱硝催化剂介绍 1(催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为VO，载体为锐钛矿型的TiO，252WO或MoO作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含33 量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例催化剂成分比例(,) TiO 78 2 主要原材料 WO 9 3 MoO 0.5,1 3 活性剂 VO 0,3 25 SiO7.5 2 AlO1.5 23 纤维(机械稳定性) CaO 1 NaO，KO 0.1 22 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可提高催化剂的热稳定性，33 并能改善VO与TiO之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性252 和机械强度。除此以外，MoO还可以增强催化剂的抗AsO中毒能323 力。

载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO作为SCR催化剂的2 载体，与其他氧化物(如AlO、ZrO)载体相比，TiO抑制SO氧化23222的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO的半导体本质。2 2(对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件: (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%,90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性; (2) 选择性强还原剂NH主要是被NO氧化成N和HO，而3x22不是被O氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降2 低运行成本; (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求; (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性; (5) 其他 SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和2 热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3(催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占据了80,的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状 0 引言 氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包括NO、NO2、N2O等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应及臭氧层的破坏。自然界中的NOx63%来自工业污染和交通污染，是自然发生源的2倍，其中电力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染源占20%。在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的NOx中90%以上是NO，NO2占5%～10%，另有极少量的N2O。NO排到大气中很快被氧化成NO2，引起呼吸道疾病，对人类健康造成危害。 火电厂产生的NOx主要是燃料在燃烧过程中产生的。其中一部分是由燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化而成，称燃料型NOx；另一部分由空气中的氮高温氧化所致，即热力型NOx，化学反应为： N2+O2→2NO（1） NO+1/2O2→NO2（2） 还有极少部分是在燃烧的早期阶段由碳氢化合物与氮通过中间产物HCN、CN转化为NOx，简称瞬态型NOx［1］。 减少NOx排放有燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝2条途径。现阶段主要通过控制燃烧过程NOx的生成，通过各类低氮燃烧器得以实现［2-3］。这是一个既经济又可靠的方法，对大部分煤质通过燃烧过程控制可以满足目前排放标准。 1 烟气脱硝工艺 1.1 相关化学反应 NO的分解反应（式（1）的逆反应）在较低温度下反应速度非常缓慢，迄今为止还没有找到有效的催化剂。因此，要将NO还原成N2，需要加入还原剂。氨（NH3）是至今已发现的最有效的还原剂。有氧气存在时，在900～1100℃，NH3可以将NO和NO2还原成 N2和H2O，反应如式（3）、（4）所示［4］。还有一个副反应，生成副产物N2O，N2O 是温室气体，因此，式（5）的反应是不希望发生的。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（3）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（4）4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O（5）在900℃时，NH3还可以被氧气氧化，如式（6）～（8）所示。 2NH3+3/2O2→N2+3H2O（6）2NH3+2O2→N2O+3H2O（7） 2NH3+5/2O2→2NO+3H2O（8）这就意味着NH3除了担任NO、NO2的还原剂外，还有

低温SCR催化剂课件资料

低温SCR催化剂 催化剂是SCR技术的核心，其中MMNOx/TiO2、 MNOx-CeO2/TiO2，MNOx/AI2O3、CuO/Tio2等在中低温范围内都表现良好的脱硝活性。研究表明，以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和N2选择性，是低温SCR催化剂研究的焦点。 活性组分 催化剂的活性组分在低温SCR反应过程中，对反应物的吸附以及电子传递起着至关重要的作用，直接决定着反应能否顺利进行，影响着催化活性和N2选择性的高低。常见的低温SCR催化剂活性组分主要有活性氧化锰和二氧化铈二种。 活性氧化锰 MNOx的晶格中含有大量的活性氧，能有效促进低温SCR脱硝反应的进行。常见的锰的氧化物主要有MnO2、Mn2O3、M3O4和Mn5O8等，它们在SCR脱硝反应中的作用各不相同。Kapteijn等研究发现MnO2催化剂具有较好的低温活性，而Mn2O3则具有较高的N2选择性。锰氧化物的催化活性顺序为： MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4。研究发现，虽然纯的MNOx低温活性较高，但其N2选择性较差，且易受烟气中SO2和H2O的影响导致催化剂中毒。通常将MNOx与其他氧化物结合，制备双金属或复合氧化物催化剂，以提高催化剂的活性和N2选择性，延长催化剂的使用寿命。 二氧化铈

CeO2在低温SCR反应中具有良好的活性，在催化加入Ce元素，可提高催化剂的储氧能力，从而提高催化剂的活性。贺泓等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂并考察了反应性能。吴忠标等通过溶胶-凝胶法在MNOx/TiO2中添加Ce元素制备了MNOx-CeO2/TiO2催化剂，研究发现Ce的添加有助于提高NO的转换率。顾婷婷等研究硫酸化改性后CeO2催化剂活性。前人研究表明，CeO2具有较强的表面酸性和储存氧的能力，可以促进NH3在催化剂表面的活化和吸附。 催化剂载体 载体是催化剂成型的关键，良好的催化剂载体不仅可以促进底物的吸附，提高催化活性，而且有助于催化剂的规模化生产和工业应用。低温SCR催化剂的载体主要有二氧化钛、氧化铝活性炭、沸石分子筛等。 二氧化钛 TiO2是常见的催化剂载体，不易被酸化，且能提高低温SCR催化反应的活性、N2选择性和抗硫性。TiO2通常有锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶型，其中锐钛矿型TiO2常被用来选作脱硝催化剂的载体。Qi等将Mn、Cu、V、Fe等过渡金属负载在TiO2上考察催化剂的活性，其中通过浸渍法把Mn负载在TiO2上的催化剂活性较好。吴忠标采用溶胶-凝胶法制备了Mn/TiO2催化剂并用Fe、Cu、Zn、V等过渡金属对其进行改性，结果表明，催化剂活性在150度时均能达到95%以上。徐文青等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂，在

SCR脱硝技术简介

SCR 兑硝技术 SCR （ Selective Catalytic Reduction ）即为选择性催化还原技术， 近几年来发展较快， 在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物， 不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达 90鳩上），运行可靠，便于维护等 优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下， NH 犹先和NOx 发生还原脱除反应， 生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为： 4NO 4NH 3 O 2 > 4N 2 6H 2O 2NO 2 4NH 3 O 2 > 3N 2 6H 2O 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（ 980C 左右）进行， 采用催化剂时其反应温度可控制在 300- 400C 下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间 的烟气温度，上述反应为放热反应，由于 NOx 在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温 度的升高可以忽略。 下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR 脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280?420 C 的烟气中喷入氨，将NO X 还原成N 2和H 20。 吿毓恤翔

且主要反应如卩： ANO +4NH2 + 6 T 4 恥 + 6M? +4AW3 ->5^2 + 6 円2。 6N6 +8A7/3 T INCh +12血0 2NO2 + 42^3 + 6 T 咖 + 6H10 反应原理如图所示； 惟化剂 - - - - - —— - J - 1 e *NO.烟 气"L NO. 幺X*** N H) € . ?NO. Q X-* N % N0( $ K ? NH31 ? —> () ? > Nj ?” Hi 0 》N； ? 脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心，其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以，在火电厂脱硝工程中，除了反应器及烟道的设计不容忽视外，催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说，脱硝催化剂都是为项目量身定制的，即依据项目烟气成分、特性，效率以及客户要求来定的。催化剂的性能（包括活性、选择性、稳定性和再生性）无法直接量化，而是综合体现在一些参数上，主要有：活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式 脱硝原理

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍 1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为VO，载体为锐钛矿型的TiO，WO3252或MoO作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及3脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例

)1 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可提高催化剂的热稳定性，并 33能改善VO与TiO之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性和机225械强度。除此以外，MoO还可以增强催化剂的抗AsO 中毒能力。323． 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本 身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO作为SCR催化剂的载 2体，与其他氧化物(如AlO、ZrO)载体相比，TiO抑制SO氧化的能22322力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO的半导体本质。22．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性；

(2) 选择性强还原剂NH主要是被NO氧化成N和HO，而不是2x23被O氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行 2成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需 长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度 也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物 的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和热2 稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。 此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构所示。 蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占2-23如图 80％的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。据了 波纹式板式蜂窝式催化剂结 构图2-23 列出了蜂窝式与板式、波纹式催化剂主要性能对比。表2-3催化剂 的性能比较不同类型SCR表2-3 波纹式催化波纹状纤维作成分表面积介 于蜂窝催化剂表面积小、活性比表面积大、式与平板式之间，质体积大；生产简便，高、所需催化剂体积量轻；生产自动化程自动化程度高；烟气小；催化活性

SCR低温脱硝催化剂

SCR低温脱硝催化剂 一、技术背景 我国烟气脱硝市场中，选择性催化还原（SCR）技术是电站锅炉NO X排放控制的主要技术，SCR反应的完成需要使用催化剂。目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂，因此催化还原脱硝的反应温度应控制在320- 400℃。当反应温度低于300℃时，在催化剂表面会发生副反应，NH3与S03和H20反应生成（NH4）2S04或NH4HSO4减少与NOx的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。另外，如果反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，从而使催化剂失活。因此，保证合适的反应温度是选择性催化还原法（SCR）正常运行的关键。 由于电站锅炉在大气温度较低和低负荷运行时，烟气温度会低于SCR适用温度。由于锅炉设计方面的原因，在低气温和低负荷条件下亚临界和超高压汽包锅炉烟气温度的缺口可以达到20℃以上，比直流和超临界锅炉更大，此时SCR 停运，烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。我国目前尚没有成熟的低温SCR 脱硝技术，需要使用复杂的换热系统才能应用SCR脱硝增加了能耗和设备投资，因此面临着艰巨的NO X减排困难。 根据环保部《火电厂大气污染物排放标准》是国家强制标准，火电厂在任何运行负荷时，都必须达标排放。脱硝系统无法运行导致的氮氧化物排放浓度高于排放限值要求的，应认定为超标排放,并依法予以处罚。目前全工况脱硝技术已经成熟，火电厂现有脱硝系统与运行负荷变化不匹配、不能正常运行、造成超标排放的，应进行改造，提高投运率和脱硝效率。 二、技术现状

SCR低温脱硝催化剂，是洛阳万山高新技术应用工程有限公司为了解决汽包锅炉某些工况烟气温度过低和SCR低负荷运行时，导致SCR脱硝无法正常运行的技术难题，该技术是结合现有SCR脱硝工艺，从而实现SCR低温脱硝催化剂低温脱硝，SCR低温脱硝催化剂最为简单有效，由于烟气中的氮氧化物主要组成是NO（占95%），NO难溶于水，而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3，溶解能力大大提高，很容易通过碱液喷淋等手段将其从烟气中脱出。将烟气中的NO转化为高价态，需引入较强的SCR低温脱硝催化剂，在众多催化剂中，SCR低温脱硝催化剂是最环保最清洁的SCR低温脱硝催化剂，它以低温脱硝催化技术最为简单有效，在高效转化NO至高价态的过程中不遗留任何二次污染物，另外不同于其它催化剂，工作环境恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高，SCR低温脱硝催化剂的生存周期相对较长，能将少量氧气或空气电离后产生催化氧化，然后送入烟气中，可显著降低能耗。 三、技术原理 SCR低温脱硝催化剂具有很强的催化性，完全有能力将烟气恶劣环境中的NO氧化成高价态，提高烟气中氮氧化物的水溶性，从而将NO脱除。利用SCR 低温脱硝催化剂将NO催化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)2、CaCo3等碱液。不同的吸收剂脱除的NO效果会有一定的差异。例如有人在利用水吸收尾气时，NO的脱除效率可达到80%以上，这是利用气体在水中的溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价氮氧化物还原成为N2后直接排入大气中。 四、技术性能 采用SCR低温脱硝催化剂脱硝技术可得到较高的NO X脱除率，典型的低温

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍 i ?催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为MQ,载体为锐钛矿型的TiO2, WO或MoO乍助催剂。SCR 催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催 化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可

提高催化剂的热稳定性，并能改善MQ与TiO2之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择 性和机械强度。除此以外，MoQ还可以增强催化剂的抗A&Q中毒能力 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如AI2O、ZrO)载体相比，TiO2抑制SQ氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。 2?对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1)活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%- 90%勺脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR 舌性； (2)选择性强还原剂NH主要是被NQ氧化成N和HQ,而不是被Q氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3)机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4)抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5)其他SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表 面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占 地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23 所示。蜂窝

SCR催化剂简介

SCR催化剂简介 泛指应用在电厂SCR（selective catalytic reduction）脱硝系统上的催化剂（Catalyst），在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。 目前最常用的催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列（TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分）。 组成介绍 目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式。 板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块。 蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mmX150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成为截面约为2m´1m的标准模块。 波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材，将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的。 发展简史 催化剂是SCR技术的核心部分，决定了SCR系统的脱硝效率和经济性，其建设成本占烟气脱硝工程成本的20%以上，运行成本占30%以上。近年来，美、日、德等发达国家不断投入大量人力、物力和资金，研究开发高效率、低成本的烟气脱硝催化剂，重视在催化剂专利技术、技术转让、生产许可过程中的知识产权保护工作。 最初的催化剂是Pt-Rh和Pt等金属类催化剂，以氧化铝等整体式陶瓷做载体，具有活性较高和反应温度较低的特点，但是昂贵的价格限制了其在发电厂中的应用。 因此，从20世纪60年代末期开始，日本日立、三菱、武田化工三家公司通过不断的研发，研制了TiO2基材的催化剂，并逐渐取代了Pt-Rh和Pt系列催化剂。该类催化剂的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金属氧化物或起联合作用的混和物构成，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作为载体，与SCR系统中的液氨或尿素等还原剂发生还原反应，目前成为了电厂SCR脱硝工程应用

SCR脱硝催化剂及密封件安装

山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造项目 分 项 工 程 质 量 报 验 福建龙净环保股份有限公司

催化剂安装报验申请表表单编号FJLJ/ 10C-0302.1版本编号Ⅰ 页修订次0 保存期限长期 项目名称山东华鲁恒升化工股份有 限公司1-4#CFB锅炉SCR 脱硝改造项目 致：山东华鲁恒升化工股份有限公司 我方承担的山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造项目，#1炉催化剂及密封件安装已完成，现将上报工程报验申请表，请予以审查和验收。 附： 1、分项工程施工质量验收表 2、催化剂模块安装记录 承包单位（章）： 项目经理： 日期：年月日审查意见： 建设单位：（章） 项目负责人： 日期：年月日

分项工程施工质量验收表 工程编号：性质：主控表工程名称山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造工程分项工程名称热动#1炉脱硝改造催化剂及密封件安装 工序检验项目性质单位质量标准质量检验结果结论 设备检查 外观检查主控 催化剂无裂纹、碎裂、损伤、 受潮等，催化剂单体之间隔 层材料完好未松动，介质通 道内无杂物，催化剂及催化 剂模块编号完好、清晰 符合要求合格 模块外形尺寸 mm 符合图纸要求符合要求合格 对角线差≤10 符合要求合格 催化剂节距mm 符合厂家设计要求符合要求合格 催化剂材质主控符合厂家设计要求符合要求合格 模块包装件合金材质无错用无错用合格厂家焊缝 高度符合设计要求，焊接无 咬边、气孔、裂纹等缺陷， 成型良好 符合要求合格 设备安装 安装时间主控h 烟气清洁系统的温态运行 （烘炉）后进行安装 符合要求合格安装前检查 炉膛至反应器内部无水渍、 浮锈、积灰等杂物 符合要求合格催化剂模块转运 催化剂模块内催化剂单体方 向与车辆前进方向一致 符合要求合格模块位置、数量主控 符合厂家设计图纸，安装记 录详细、全面 符合要求合格模块间隙误差mm ≤5 符合要求合格催化剂本体 安装过程中无机械损伤、受 潮现象 符合要求合格模块滤网安装 滤网无锈蚀、损坏，无明显 凹凸不平，固定牢固 符合要求合格

1500立方低温脱硝催化剂生产线项目可研报告-

年产1500立方低温蜂窝式脱硝催化剂 生产线项目 可行性研究报告

目录 一、项目建设背景及必要性 (3) 1.1 项目建设背景 (3) 1.2项目建设必要性 (3) 二、项目概况 (4) 2.1项目概述 (4) 2.2建设地点、规模及建设内容 (4) 2.3主要技术及来源 (4) 2.4产品方案及发展方向 (14) 三、总体布置方案、厂区面积、占地范围 (15) 四、技术方案的介绍 (16) 4.1 生线工艺介绍 (16) 4.2 主要设备介绍及清单 (17) 五、项目实施计划 (29) 六、经济性分析 (30) 6.1投资费用分析 (30) 6.2 运行成本分析 (31) 七、市场容量分析 (32) 7.1 低温催化剂行业市场需求容量 (32) 7.2 产品竞争能力分析 (32) 八、项目风险分析 (33) 九、结论 (33)

一、项目建设背景及必要性 1.1 项目建设背景 氮氧化物的控制是国家经济可持续发展和环境保护的紧迫客观要求，脱硝行业的发展已得到国家相关政策法规的有力支持，中高温SCR脱硝技术已经在火电等行业取得了广泛成熟的应用，而低温SCR脱硝技术刚处于起步阶段，其市场需求十分迫切、市场空间潜力巨大。低温SCR脱硝的核心技术是低温催化剂。 催化剂的生产属于环保产业，在对环保产业的发展上，国家给予了积极鼓励的扶持政策。在《国家环境保护科技发展规划》中，“鼓励企业自主开展和国际科技合作的科技发展计划项目”,《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》中指示“积极发展环保产业”，“重点发展具有自主知识产权的重要环保技术装备和基础装备，在立足自主研发的基础上，通过引进消化吸收，努力掌握环保核心技术和关键技术”。“推动环境科技进步”，“组织对污水深度处理、燃煤电厂脱硫脱硝、洁净煤、汽车尾气净化等重点难点技术的攻关，加强高新技术在环保领域的应用”。这些政策给环保产业创造了宽松的发展环境并指明了环保产业的发展方向，同时对如何建立低温催化剂生产线具有一定的指导作用。 1.2项目建设必要性 我国常规催化剂（使用温度350℃左右）在废气NOx的减排中应用非常成熟，目前已得到广泛应用，市场容量已逐渐趋于饱和。但受温度区间和使用场地限制，常规催化剂不再适用，低温催化剂成为首选。低温催化剂主要适用于小型燃气、燃油锅炉、生物质锅炉、垃圾焚烧炉、危废处理锅炉、焦化行业以及部分建材行业窑炉等。以上这些行业NOX排放总量非常巨大，在这样巨大的排放量下，已投入脱硝运行和正在实施低温脱硝项目的企业微乎其微，随着国家对环境保护和可持续发展的重视，以及超低排放政策严格执行，这些行业低温脱硝面临着一个巨大发展潜力的市场，相应地低温催化剂生产也面临着一个良好的前景。

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为V 2O 5 ，载体为锐钛矿型的TiO 2 ，WO 3 或MoO 3 作助催剂。SCR 催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催 化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO 3与MoO 3 均可 提高催化剂的热稳定性，并能改善V 2O 5 与TiO 2 之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择

性和机械强度。除此以外，MoO 3还可以增强催化剂的抗As 2 O 3 中毒能力。 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO 2 本身也有微弱的催化 能力。选用锐钛矿型的TiO 2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al 2 O 3 、ZrO 2 )载体相 比，TiO 2抑制SO 2 氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO 2 的半导体本质。 2．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性； (2) 选择性强还原剂NH 3主要是被NO x 氧化成N 2 和H 2 O，而不是被O 2 氧化。催化剂的 高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO 2 的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所示。蜂窝

蜂窝式低温脱硝催化剂的煅烧温度对催化性能的影响

蜂窝式低温脱硝催化剂的煅烧温度对催化性能的影响 摘要：本文对低温蜂窝脱硝催化剂制备工艺中煅烧工艺的温度进行考察，通过对比不同煅烧温度对催化剂产品性能的影响，得出结论：500℃煅烧的催化剂产品，表面微孔结构最细致均匀，比表面积比550℃和600℃的分别高4.3%和12.5%，150℃-270℃之间，相同烟气温度的工况下，500℃对应的催化剂脱硝效率比550℃、600℃对应的催化剂分别高5%和8%，同时强度并没有下降很多。 关键词：脱硝;低温催化剂;煅烧温度 前言 选择性催化还原(SCR)法是目前广泛采用的去除NOx的有效方法之一。工业应用的催化剂大多反应温度为300-500℃，才能发挥催化剂的最佳活性，而采用低温 (60-180℃)SCR催化剂能适应将SCR装置直接配置于电除尘之后，避免工业催化剂由于高温操作所必需的烟气预热能耗，又能减轻烟尘对催化剂的毒化作用，延长催化剂寿命。 蜂窝式脱硝催化剂的生产工艺中利用陶瓷化技术将具有脱硝活性的组分赋予一定的机械强度，使其能适应具有高灰分、烟气量大、高风速的工况[1]。目前，钛钨钒类蜂窝式脱硝催化剂基本采用600-615℃的煅烧工艺，但是实际上，根据组分的不同，不同金属之间的作用键的形成温度也是不同的[2]。本论文旨在探讨生产中不同煅烧温度对蜂窝催化剂性能的影响。 1 实验部分 1.1 催化剂制备工艺 本文中的18孔蜂窝式脱硝催化剂经过混炼(出料水分位28%，PH值为8.0)，预挤出(水分28%)，陈腐24小时，挤出(水分27.5%)，一干燥168小时(由一干燥转移至二干燥时水分为3%)，二干燥24小时(由二干燥转移至煅烧炉时水分≤2%)，煅烧50小时，切割等工段。 催化剂原料包括钛钨粉、硬脂酸、乳酸、纸浆棉、玻璃纤维、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯。 1.2 催化剂的物相结构表征在X-射线粉末衍射仪(德国Bruker D8-Advance型)上室温下进行，使用Cu Kα射线源(λ=0.15418)，Ni滤波，工作电压为40kV，工作电流为40mA，扫描范围2θ为10-90°，步长为0.02°，扫描速度为10°/min，万特检测器检测。 1.3 催化剂比表面积测试使用的仪器是ASAP-2020型物理吸附仪(美国Micromeritics公司)。催化剂样品预先在-196℃下处理，然后进行测定。用BET公式和BJH模型计算样品的比表面积。

SCR脱硝催化剂的各项指标分析

SCR脱硝催化剂的各项指标分析催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝 效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计 不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气 成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 1活性温度 催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反应温度大多设在280~420℃之间。如果温度过低,反应速度慢,甚至生成不利于NOx降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活性微晶高温烧结的现象。 2几何特性参数 2.1节距/间距 这是催化剂的一个重要指标,通常以P表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应停留时间,同时还会影响催化剂孔道是否会 发生堵塞。对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则: Pd+t

对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则: P=d+t 由于SCR装置一般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于 15g/m3(干,标态),如果催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞,从而阻止烟气与催化剂接触,效率下降,磨损加重。一般情况下,蜂窝式催化剂堵灰要比平板式严重些,需要适当地加大孔径。燃煤电站SCR脱硝工程中的蜂窝式催化剂节距一般在6.3~9.2mm之间,同等条件下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小些。 2.2比表面积 比表面积是指单位质量催化剂所暴露的总表面积,或用单位体积催化剂所拥有的表面积来表示。由于脱硝反应是一个多相催化反应,且发生在固体催化剂的表面,所以催化剂表面积的大小直接影响到催化活性的高低,将催化剂制成高度分散的多孔颗粒为反应提供了巨大的表面积。蜂窝式催化剂的比表面积比平板式的要大得多,前者一般在427~860m2/m3,后者约为其一半。 2.3孔隙率和比孔体积 孔隙率是催化剂中孔隙体积与整个颗粒体积之比。孔隙率是催化剂结构最直接的一个量化指标,决定了孔径和比表面积的大小。一般催化剂的活性随孔隙率的增大而提高,但机械强度会随之下降。比孔体积则指单位质量催化剂的孔隙体积。 2.4平均孔径和孔径分布 通常所说的孔径是由实验室测得的比孔体积与比表面相比得到

低温SCR脱硝催化剂研究现状

低温SCR脱硝催化剂研究现状 1 引言 氮氧化合物(NO，NO2，N2O)是空气污染的主要来源，他们能产生光化学烟雾，酸雨，臭氧空洞以及温室效应。几乎所有的NOx都来自于运输和火力发电厂。因此控制NOx在空气中的排放是一个亟待解决的问题。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(SCR)技术则相对应用较少[1]。在国外SCR脱硝技术应用十分广泛。SCR脱硝技术的核心是催化反应，成功开发用于催化反应的催化剂是关键。 商业上应用比较成功SCR脱硝催化剂主要是以钛钒基(V2O5/TiO2)与WO3或者MoO3的混合物[2]。虽然钒基催化剂有很高的活性和抵抗SO2的能力，但是还才存在很多缺点。这种催化剂在300-400℃这样一个很窄的温度区间有活性，在这个温度区间可以避免由NH4HSO4和(NH4)2S2O7这样的硫酸铵盐引起的毛孔堵塞[3]。这种高温SCR脱硝装置一把设在省煤器之后，空气预热器和脱硫装置之前，由于烟气未进行除尘处理，容易造成催化剂孔道堵塞，影响催化剂寿命。而低温SCR催化剂可以在能耗较低的情况下把催化剂布置在脱硫之后[4]，这样可以降低能耗，防止催化剂孔道堵塞，提高催化剂寿命。所以近年来开发低温高效、性能稳定的SCR脱硝催化剂成为学者们研究的热点。 2 SCR的基本原理 选择性催化还原法(SCR)脱硝是在催化剂存在的条件下，采用氨、碳氢化合物或者H2等作为还原剂，将烟气中的NOx还原为N2。 以NH3作为还原剂用SCR还原NOx时的主要化学方程式为[5]： 4NO + 4NH3 + O24N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O23N2 + 6H2O 当以碳氢化合物作为还原剂时，碳氢化合物种类的不同导致其反应过程中的中间产物有着明显的区别，但多数情况下都有CO2的生成。这时，SCR反应的化学方程式[6]可以表示为： CxHy + mNO + (2x + y/2–m)O2xCO2 + m/2N2 + y/2H2O 当以H2作为还原剂时，主要的化学方程式[7]为： 2NO + 4H2 + O2N2 + 4H2O H2O和SO2存在下催化剂失活[8-10]以及在低于200℃时较低的N2反应选择性使得碳水化合物作为还原剂(HC-SCR,T<200℃)的工业技术的发展变的不可能。

SCR脱硝催化剂应用注意事项

SCR脱硝催化剂应用注意事项 摘要：根据催化剂的特点及我国燃煤特性，指出了脱硝催化剂在使用中应注意催化剂堵塞、活性降低等问题，通过机理分析导致催化剂性能降低的主要原因有碱性金属影响、碱土金属影响、砷中毒、硫及硫铵影响、烧结等因素。介绍了催化剂在工业应用中的注意事项及相应的解决方案。 我国火电厂用煤受我国煤炭资源和燃料供应政策的制约，燃煤的品质通常较差，燃煤的灰分、硫分等有害杂质含量普遍较高。因此在使用SCR催化剂时燃料中的碱金属、碱土金属、砷，以及燃烧后产生的水蒸气、飞灰、硫及硫铵等都对催化剂的使用造成影响，这些成分通过扩散进入催化剂的活性点，占据着催化剂活性点位，催化剂将逐渐被钝化，催化剂的活性随着运行时间的推移而降低，NOx还原效率下降，氨耗量增加，氨逃逸量增加，SCR脱硝系统运行成本将因有害元素的影响而上升。 1 碱金属的影响 碱金属与催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。碱金属在催化剂上沉积导致催化剂表面酸性大大降低，相同摩尔浓度的 K 与Na 相比，K 中和效果更强。K 优先配位到或者上的 OH 根上，K20与反应生成，K 干扰了氨活性中间物种 NH4+的形成，从而导致催化剂的钝化。避免催化剂表面水蒸气的凝结，可降低因碱金属在催化剂表面积聚对催化剂活性的影响。

2 碱土金属的影响 碱土金属使催化剂中毒主要是飞灰中游离的CaO与催化剂表面吸附的反应生成而产生的，引起催化剂表面结垢，会将催化剂表面遮蔽，从而阻止了反应物向催化剂内扩散。通过适当增加吹灰频率，可降低飞灰在催化剂上的沉积量，降低 CaO在催化剂表面的沉积量是减缓催化剂中毒的有效手段 3 砷的影响 砷（As）来源于煤，在烟气中以挥发性的形式存在分散到催化剂中并固化在活性、非活性区域，同时也会吸附在飞灰颗粒上（以氧化物的形式）。在砷中毒的过程中将使反应气体在催化剂内的扩散受到限制，且通道遭到破坏。催化剂发生 As中毒，特别是在液态排渣炉和飞灰再循环的过程中，会导致循环过程中砷的富集。以氧化物为形式的砷为例，它的中毒影响归结于它的碱性。导致OH根被As-OH（分布于表面的砷酸盐）所取代。催化剂砷中毒后，氨不易吸附到中毒的催化剂活性点上，从而导致催化剂活性的降低。 在使用过程中可使催化剂表面对砷不具有活性，通过对催化剂表面的酸性控制，达到吸附保护的目的，使得催化剂表面不吸附氧化砷；另一种方法是改进活性位，通过高温煅烧获得稳定的催化剂表面，主要采用钒和钼的混合氧化物形式，使As吸附的位置不影响SCR的活性位。 4 水蒸气的影响 对于大多数运行中的烟气 SCR脱硝装置中，都应避免水蒸气的

SCR脱硝催化剂的发展历程

SCR脱硝催化剂的发展历程 SCR 反应的催化剂发展主要经历了四个阶段。最早是采用Pt、Rh、Pd 等贵金属作为活性组分，以CO 和H2或碳氢化合物作为还原剂，其催化反应的活性温度区间较低，通常在300 ℃以下，现在多用于柴油机的排放控制中；后来，引入了V2O5/TiO2 等在化工过程中采用的金属氧化物类催化剂，最佳活性温区多处于250~400 ℃，其中钛基钒类催化剂也是燃煤电站SCR 系统中最常采用的催化剂；再后来发展了碳基催化剂，使烟气同时脱硫脱氮技术得以发展；近年来，对金属离子交换沸石类催化剂研究较多，其有效的活性温区较高，最高可达600℃，对NOx 的催化还原和催化分解活性都很高，是研究中比较活跃的领域。 1 贵金属催化剂 Pt、Ph 和Pd 等贵金属类催化剂通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体，这种催化剂在20 世纪70 年代前期就已经作为排放控制类的催化剂而有所发展，并成为SCR 反应中最早使用的催化剂。贵金属催化剂对NH3氧化具有很高的催化活性，但在选择催化还原过程中会导致还原剂大量消耗而增加运行成本，同时，贵金属催化剂不仅造价昂贵，还易发生硫中毒，所以贵金属催化剂的研究目标是进一步提高低温活性，提高抗硫性能和选择性。目前，贵金属催化剂仅应用于低温条件下以及天然气燃烧后尾气中NOx 的脱除。在这类催化剂中，Pt 的研究相对深入，其本反应过程为NO 在Pt 的活性位上脱氧，然后碳氢化合物再将Pt- O 还原。Pt 催化剂的优点是具有较高的效率，缺点是有效温度区间较窄。在这类催化剂中，较多的采用CO 以及碳氢化合物作为还原剂。 2 金属氧化物催化剂 金属氧化物类催化剂，主要包括V2O5、WO3、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3和NiO 等金属氧化物或其联合作用的混合物，如水滑石中提取出来的Co-Mg- Al，Cu-Mg- Al 和Cu- Co-Mg- Al 等。通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2 等作为载体，这些载体主要作用是提供大的比表面积的微孔结构，在SCR 反应中所具有的活性极小。当采用这一类催化剂时，通常以氨或尿素作为还原剂。目前，工程应用上使用最多的是V2O5/TiO2 类催化剂。在以具有锐钛矿结构的TiO2 作为载体的钒类催化剂中，以化学组成来说，通常有几种不同类型，分别是V2O5 -WO3/TiO2，V2O5 -MoO3/TiO2，V2O5 -WO3-MoO3/TiO2 等，其中尤以V2O5-WO3/TiO2 研究以及应用较多，而单一活性成分的V2O5/TiO2则较少应用。各活性成分的主要作用是：V2O5 作为主要的活性组分，其担载量通常不超过1 %（质量分数）。这是由于V2O5 也可同时将SO2 氧化成SO3，这对SCR 反应很不利，因此，钒的担载量不能过大。锐钛矿结构的TiO2 作为载体主要是因为钒的氧化物的TiO2的表面有很好的分散度；SO2氧化生成的SO3与TiO2发生的反应

SCR脱硝技术简介

S C R脱硝技术简介-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

SCR脱硝技术 SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快，在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1） 2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O（2） 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低，故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。 下图是SCR法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将NOX 还原成N2 和H2O。

SCR脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。

SCR脱硝催化剂的重要指标

SCR脱硝催化剂的重要指标 摘要：催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要 催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 1活性温度 催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反应温度大多设在280~420℃之间。如果温度过低,反应速度慢,甚至生成不利于NOx降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活性微晶高温烧结的现象。 2几何特性参数 2.1节距/间距 这是催化剂的一个重要指标,通常以P表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应停留时间,同时还会影响催化剂孔道是否会发生堵塞。对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则: P=d+t 对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则: P=d+t 由于SCR装置一般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于15g/m3(干,标态),如果催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞,从而阻止烟气与催化剂接触,效率下降,磨损加重。一般情况下,蜂窝式催化剂堵灰要比平板式严重些,需要适当地加大孔径。燃煤电站SCR脱硝工程中的蜂窝式催化剂节距一般在6.3~9.2mm之间,同等条件下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小些。