Mn/TiO2基低温SCR脱硝催化剂成型工艺及性能的研究

摘要

以Mn/TiO2为基底的低温SCR脱硝催化剂在实验室研究中取得了良好的进展，而催化剂成型工艺开发是其从实验室迈入应用阶段的必要环节，但目前SCR脱硝催化剂成型工艺均是面向于V/TiO2体系高温催化剂，针对低温的成型工艺研究还相对缺乏。因此开发具有一定机械强度、形状规整和具有较高低温活性的催化剂成型工艺具有显著的实际价值。本文针对以上问题，对低温SCR脱硝催化剂的成型工艺及性能进行了研究。
　　 本文首先研究了催化剂的成型工艺，并对添加剂进行了筛选。研究中发现，适量的甘油可以起到润滑作用，降低塑性膏体的外部粘性、利于挤出成型;添加适量的玻璃纤维与拟薄水铝石可以使催化剂的机械强度大幅度地提升;而添加适量的活性炭则可以提高催化剂在低温下的活性。
　　 其次优化了低温SCR催化剂成型过程中的工艺参数及成型催化剂的操作参数，如煅烧温度、煅烧方式;体积空速、氧气浓度、氨氮比等。对于Ce-Mn/TiO2催化剂体系，经过挤压成型、450℃高温煅烧，空速在1500～3000h-1、氧气浓度为3％以上、氨氮比为0.9～1.0的条件下，100℃下的催化活性始终维持在80％以上。
　　 燃煤烟气中一般含有大量水蒸气，对催化剂的性能有不利的影响。对此，本文对催化剂进行了分子筛(ZSM-5)改性以提高其抗水性能。通过微波固相处理工艺，添加分子筛的催化剂在低温下的活性与抗水性均得到了大幅度提升。在最佳分子筛添加量(15％)，温度为120℃以及6％水蒸气条件下，NO去除率提升了29％。

目录

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致谢

摘要

插图和附表清单

1 绪论

1．1 立题背景

1．2 立题依据

1．3 课题目标与研究内容

2 文献综述

2．1 选择性催化还原技术

2．1．1 SCR催化剂布置方式

2．1．2 高温SCR技术

2．1．3 低温SCR技术

2．1．4 低温SCR技术存在的问题

2．1．5 低温SCR催化剂的抗水性与抗硫性

2．2 催化剂的成型技术

2．2．1 整体式催化剂的分类与特点

2．2．2 蜂窝式SCR催化剂的制备原料

2．2．3 蜂窝式催化剂的制备过程

2．2．4 成型过程中的影响因素

2．3 小结与展望

3 实验材料、装置与分析测试方法

3．1 催化剂制备材料与方法

3．1．1 催化剂制备所用试剂与材料

3．1．2 催化剂制备所用仪器与设备

3．1．3 催化剂制备方法

3．2 催化剂活性评价方法

3．2．1 催化剂活性评价装置

3．2．2 催化剂活性评价实验材料

3．2．3 催化剂活性计算方法

3．2．4 反应检测仪器

3．3 催化剂表征测试方法

3．3．1 晶体形态分析

3．3．2 热重－示差扫描量热(TG-DSC)分析

3．3．3 比表面积和孔结构分析

3．3．4 程序升温还原(TPR)分析

3．3．5 程序升温脱附(TPD)实验

3．3．6 机械强度分析

4 催化剂成型工艺中添加剂的影响与优化

4．1 甘油的影响

4．2 玻璃纤维的影响

4．3 拟薄水铝石的影响

4．4 活性炭的影响

4．5 本章小结

5 成型催化剂工艺参数与操作参数的优化

5．1 煅烧温度与方式

5．2 体积空速

5．3 氧气的影响

5．4 氨气的影响

5．5 水蒸气的影响

5．6 SO2的影响

5．7 水蒸气和SO2共同的影响

5．8 本章小结

6 催化剂的改性

6．1 制备方法

6．2 分子筛对活性的影响

6．3 分子筛对抗水性的影响

6．4 催化剂表征分析

6．4．1 H2-TPR和NH3-TPD分析

6．4．2 晶体形态分析

6．4．3 比表面积和孔结构分析

6．5 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 主要创新点

7．3 对未来工作的建议

参考文献

作者简介

硕士期间科研成果