工业钛钨粉-SCR催化剂的制备及表征

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选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术是目前燃煤电厂烟气脱硝的主流技术。作为该技术核心的催化剂,很大程度上决定了工艺整体的脱硝性能及成本。本论文以国内外工业钛钨粉为原料制备V2O5-WO3/TiO2催化剂,考察了V2O5含量、WO3含量、浸渍温度、煅烧温度、K2O含量、Na2O和Fe2O3的添加方式对国内外工业钛钨粉制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂性能的影响,从而分析国内和进口工业钛钨粉的差异,为生产高效国产SCR脱硝催化剂的原料工业钛钨粉提供了理论依据。催化剂活性组分V2O5、WO3含量对催化剂脱硝性能的影响研究,表明国产工业钛钨粉制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂中V2O5含量为0.3%,WO3含量为4.48%时具有较好的脱硝活性,在300400℃温度范围内,脱硝率保持在95%以上。通过对比钛钨粉粉体和制备的WO3-TiO2催化剂,国内外工业钛钨粉制备的WO3-TiO2催化剂相对于粉体BET比表面积减小,说明钛钨粉在制备过程中发生了不同程度的烧结。采用湿法浸渍法制备V2O5-WO3/TiO2催化剂,浸渍温度和煅烧温度对国内外工业钛钨粉制备的催化剂的性能和结构有较大影响。较高的浸渍温度(80℃)有利于增大催化剂的BET比表面积,催化剂的脱硝率相对于60℃浸渍时有所提高,且国产工业钛钨粉制备的催化剂脱硝率接近于进口;煅烧温度的升高,增大了催化剂的微孔孔容,催化剂脱硝率提高,但会降低催化剂的BET比表面积(国产工业钛钨粉制备的催化剂从79.65m2·g(-1)降低为53.88m2·g(-1),进口工业钛钨粉制备的催化剂从78.24m2·g(-1)降低为54.62m2·g(-1))。金属氧化物对国内外工业钛钨粉制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂性能的影响研究,表明进口工业钛钨粉制备的催化剂抗中毒性能比国产催化剂好。对于K2O的添加,国产钛钨粉制备的1.0K2O-V2O5-WO3/TiO2催化剂在温度范围300350℃内的脱硝率下降到95%,而进口钛钨粉制备的催化剂的脱硝率则变化不大,在该温度范围内仍保持在99%左右;不同Na2O添加方式制备的V2O5-WO3/TiO催化剂的脱硝率随Na2O含量的变化规律刚好相反;对于金属Fe2O3的添加,分步浸渍法制备的20Fe2O3-V2O5-WO3/TiO2催化剂在温度范围350450℃温度区间脱硝率明显减小,而一步浸渍法制备的催化剂的脱硝率变化趋势则不明显。
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