富氧条件下低碳烃选择催化还原烟道气中NO的研究

摘要

目前世界上对固定源含NOx的废气处理，主要采用氨气作还原剂在V2O5/TiO2体系的催化剂上选择催化还原NOx。这种方法在工业应用中还存在着诸多的问题，因而低碳烃替代NH3选择还原NO受到了研究工作者的关注。但是，到目前为止所开发的适用于该反应的催化剂均对反应条件比较敏感，从而制约了烷烃选择还原NOx过程的实际应用。本论文正是基于上述问题采用用丙烷和甲烷做催化剂，通过筛选一系列的催化剂，对提高NO催化活性做有益的探索。 首次研究了丙烷在超稳态的USY分子筛负载廉价金属的催化剂上对NO的催化还原。采用浸渍法制备催化剂，通过筛选过渡金属，发现含量为1 5％的Ni/H-USY的相对催化活性最好。既而对Ni/H-USY催化剂做了一系列的活性实验及表征。实验结果表明：USY分子筛负载过渡金属催化剂均可有效的抑制副产物N2O和CO的产生；在过量氧气的存在下，Ni离子和B酸的协同效应有利于C3H8的SCR。讨论了本研究的分子筛上NO还原机理可能按照NO先氧化成NO2，NO2在被C3H8还原到NO2的历程。通过XRD，SEM和H2-TPR的表征，探明了分子筛颗粒上NiO的分布状态，并发现大量的NiO分布在载体的外表面上。BET的结果同Ni含量对NO还原的活性顺序相似，验证了比表面积也会在一定程度上影响催化剂的催化活性。利用NO吸附实验表明Ni2+的硝酸物可能有利于形成易于C3H8选择催化还原NO的中间物。 实验中还发现USY分子筛做载体的催化剂对还原NO2有很高的活性，因而结合Al2O3做载体的催化剂将NO氧化到NO2的活性高的特点，设计了双功能催化剂金属/Al2O3和H-USY的机械混合物来提高USY的活性。结果在空速保持不变的情况下，混合物上NO的还原有了很大的提高，表明金属离子同质子酸之间的确存在协同作用。而且质子酸的加入还降低了N2O的产生率，提高了N2的选择性及整个反应的选择性。另外提出分子筛上的质子酸位可能是金属离子向分子筛迁移的重要推动力，利于C3H8还原NO。 甲烷选择催化还原NO部分，首次选择了镁铝氧化物做载体的催化剂，筛选出活性相对较高的Ag/MgAlO催化剂，并加入了15％的H2O和100ppm的SO2，考察H2O及SO2对催化剂的影响。结果表明所研究的镁铝氧化物负载金属的催化剂抗水、抗硫性非常好，是一种很有应用前景的实用催化剂。本文还对Ag/MgAlO设计了动力学实验，并对反应机理作了有益的讨论。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：表清单、图清单

第1章 前言

第2章 文献综述

第3章 实验方法

第4章 Ni/H-USY上丙烷选择催化还原NO

第5章 Mt/γ-AL2O3同H-USY协同催化还原NO的研究

第6章 甲烷选择催化还原NO的特性研究

第7章 结论

参考文献

主要创新成果及相关文章

致 谢