钒钨钛脱硝催化剂的制备及其性能研究

摘要

目前，烟气脱硝技术是控制燃煤电厂NOx排放的有效方法之一，选择性催化还原(SCR)技术是当前应用最为广泛的烟气脱硝技术，其脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠。催化剂是SCR脱硝技术的核心，其催化活性直接影响SCR系统的整体脱硝效果。国内现行使用的SCR催化剂绝大部分为进口的以TiO2为载体的整体催化剂，TiO2约占催化剂总重量的80％左右，存在成本高、活性组分利用率低等问题。整体式催化剂是以活性组分和载体为基体，与黏合剂、造孔剂以及润滑剂等混合后通过捏合、挤压成型、干燥和煅烧等过程获得，但目前在催化剂成型过程中，仍存在不同程度的催化活性降低问题。
　　 本文针对该类催化剂的不足之处，以国产分析纯TiO2为载体，V2O5为活性成分，WO3为助剂，采用浸渍法制备了一系列钒系催化剂。探讨了V2O5负载量和WO3负载量对催化剂的影响，同时以聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和高岭土(Kaolin)作成型剂制备了V2O5-WO3/TiO2(VWTi)整体式催化剂，通过BET、XRD、SEM、XRF等手段对催化剂微观结构进行了表征，并利用催化剂活性评价装置在不同模拟烟气条件下对催化剂的实际脱硝性能进行了测试，考察了制备方法、成型剂、温度、NO浓度、空速、NH3/NO和SO2对催化剂SCR活性的影响。
　　 结果表明，当VWTi催化剂中V2O5负载量在0.4～1wt.％内，WO3含量为8wt.％时，在300～400℃的温度区间和O2浓度大于1％、NH3/NO为0.8～1、空速在10000h-1时，脱硝率均可达85％以上，且对不同NO初始浓度有较好的适应能力；MoO3的添加对于提高VW8Ti催化剂De-NOx活性的贡献不大，但对催化剂的热稳定性和耐硫性能有所提高；适当分子量的有机成型剂有助于保持催化剂比表面积不降低的情况下，可提高催化剂的机械强度；无机成型剂可显著提高催化剂的机械强度，但对催化剂载体的结晶形态存在影响；PAM、Kaolin对VWTi催化剂活性影响较大，随其含量的增加，催化活性逐渐降低，当含量达到4wt.％时，催化剂最高脱硝率约为75％。而PVA对VWTi催化剂活性影响较小，添加不同含量的PVA，在400℃催化活性均可达85％以上，且抗压强度均达0.7 MPa以上，因此，PVA成型剂成型效果最佳，且有助于拓宽催化剂活性窗口，对催化剂的物理化学性能影响较小。