MnOx-TiO2催化氧化NO性能研究

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如果将湿法脱硫技术(FGD)与NO氧化技术相结合,对我国现有的脱硫装置进行改造,则可以实现硝硫同脱,该技术具有广泛的应用前景。但是烟气中约90%的NOx为NO,很难被吸收剂吸收,因此需要将NO氧化成容易被吸收的NO2,有高能等离子体、化学物质氧化和催化氧化三条思路,其中催化氧化有较好的经济性,因此开发活性高、抗中毒能力强的NO催化氧化剂成为技术的关键。本论文主要研究了单一活性组分MnOx对NO的催化氧化作用,并考察了H2O和SO2对催化剂活性的影响,分析了催化剂中毒机理。论文主要内容如下:(1)考察了前驱体和载体对催化剂活性的影响,结果表明用乙酸锰制备的催化剂活性优于硝酸锰;以TiO2为载体的催化剂活性优于以钛硅(TS)和介孔二氧化硅(MPS)为载体的催化剂。(2)对催化剂的制备条件进行了优化,得到了浸渍法制备MnOx-TiO2催化剂的最佳条件为:Mn含量20%(wt%),300℃焙烧6 h。在此条件下制备的催化剂具有非常高的NO催化氧化活性,空速为10 000 h-1、反应温度为300℃时NO的转化率高达89%。(3)考察了操作条件对催化剂活性的影响,NO转化率随O2含量的增加而增大;随着NO进口浓度的升高和空速的增大而下降。动力学分析得到反应速率方程为:外扩散和内扩散对催化氧化反应的影响都可以忽略。(4)对优化催化剂在优化操作条件下,进行抗硫抗水实验发现,反应气中加入10%(wt%)H2O后,NO氧化率稳定在68%,断水后活性能完全恢复。催化剂在SO2单独存在和SO2、H2O同时存在时,活性均显著下降,且中毒不可逆。(5)通过FT-IR表征分析催化剂中毒原理,催化剂H2O中毒的主要原因为H2O与催化剂活性组分反应生成硝酸锰,覆盖了催化剂表面活性位,导致催化剂活性降低。催化剂SO2中毒的主要原因为SO2与活性组分反应生成活性很差的硫酸锰,在反应温度下硫酸锰非常稳定,从而导致催化剂活性不能恢复,硫酸锰过高的分解温度也导致催化剂热再生困难。H2O和SO2同时存在,加剧了硫酸盐的生成。(6)在优化条件下做了氧化—吸收的综合实验,表明NO催化氧化反应在230℃260℃进行,脱硝效率可达70%。该催化剂有望用于基本不含SO2的燃气锅炉烟气和以NO为主的工业废气的催化
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