燃煤烟气脱硝催化剂的制备及性能研究

燃煤烟气脱硝催化剂的制备及性能研究

污染（no）。脱硝催化剂是SCR系统的核心技术,其运行成本占整个SCR系统的主要部分。SCR法要求催化剂活性高、寿命长、不产生二次污染和经济性好。SCR催化剂按形状主要分为蜂窝式、板式、波纹式3种,其中蜂窝式最为常用。近年来,国内外SCR脱硝催化剂技术研究主要集中在低成本催化剂载体、催化剂活性组分配合和配比的改进,以及提高催化剂整体的抗硫、抗水和机械稳定性能等。本文研究了制备工艺对燃煤烟气SCR脱硝催化剂性能的影响。1试验部分1.1助剂和减水剂载体:钛白粉,辽宁科隆精细化工股份有限公司提供;活性组分:偏钒酸铵(AR),上海三爱思有限公司产品;助活性组分:质量分数为99%的偏钨酸胺,湖北康宝泰精细化工有限公司产品;成型助剂:羧甲基纤维素;增韧剂:玻璃纤维(3~6mm);减水助剂:聚羧酸型减水剂,辽宁科隆精细化工股份有限公司提供;二次蒸馏水,自制。1.2乳化机、培养基和仪器QLJ-5L型强力混合机,淄博予创机械有限公司生产;TLJ-50真空挤出机捏合机,淄博予创机械有限公司生产;BME1000L高剪切混合乳化机,上海威慷机械电子有限公司生产;BS-2100型电子分析天平(测量精度0.1mg),上海友声衡器有限公司生产;HG202-1型电热恒温干燥箱,南京电器三厂制造;脱硝活性评价装置,自主设计,基本构成见图1;VARIOPLUS增强型烟气分析仪,德国MRU公司生产;HND880-NH1.3泥料混炼、成型、干燥将一定量载体、助活性组分、适量水在捏合机中充分捏合1h,设置捏合温度100℃,随后加入活性组分、成型助剂、增韧剂、减水剂、适量水充分混合均匀,直至混合为塑性良好的泥料。泥料经混炼后由蜂窝模具挤出成型,制得9孔(3mm×3mm)催化剂前驱体。成型后的催化剂胚体经过晾干、烘干、焙烧后成型。催化剂晾干:常温下晾干至要求的水含量。催化剂预干燥:使用以下升温程序进行烘干处理,60℃干燥1h,80℃下干燥至w(H1.4脱硝反应原理和脱硝效果评价方法1.4.1脱硝反应原理1.4.2脱硝效率评价催化剂的活性测试在催化剂脱硝活性评价装置中进行,将切割好的催化剂加入评价装置中,模拟燃煤烟气中气体含量:φ(NO)=550×10式中:ω为脱硝效率,%;μ2结果与讨论2.1助活性组分设计混合配方,其中w(载体)为74.5%、w(活性组分)为1.5%、w(助活性组分)为10%、w(成型助剂)为6%、w(增韧剂)为8%。向混合配方中添加w(减水剂)为0.4%与w(H图2数据表明,在其他条件相同时,载体物理特性对催化剂的脱硝性能有较大的影响。从TiO2.2不同温度对催化剂保鲜效果的影响设计混合配方,其中w(载体)为(76-X)%、w(活性组分)为X%、w(助活性组分)为10%、w(成型助剂)为6%、w(增韧剂)为8%。向混合配方中添加w(减水剂)为0.4%与w(H由图3可知,在250℃以下温度段,催化剂中活性组分含量越高则催化剂低温活性越好,w(活性组分)为0.9%的样品相对偏差;在250~400℃,几种配方催化剂性能差距不大;而400℃以上温度区间,活性组分含量低性能反而更好。因较高的活性组分含量会增加烟气中SO2.3助活性组分对脱硝效率的影响设计混合配方,其中w(载体)为(84.8-Y)%、w(活性组分)为1.2%、w(助活性组分)Y%、w(成型助剂)为6%、w(增韧剂)为8%。向混合配方中添加w(减水剂)为0.4%与w(H由图4可知,w(助活性组分)分别为8%、10%、12%时,在150~400℃催化剂样品脱硝效率无显著影响;在400℃以上,w(助活性组分)为8%样品的脱硝效率衰减相对严重,而w(助活性组分)为10%、12%的样品性能表现相当,故工艺配方中优选w(助活性组分)为10%。2.4减水剂加入量选择试验结果脱硝催化剂经过挤压成型后的胚体中含有多余的水分,需要通过干燥工序去除,助剂水加量越高,干燥工序所需的温度越高,时间越长,直接增加工业生产能耗,降低生产效率。向w(载体)为74.8%、w(活性组分)为1.2%、w(助活性组分)为10%、w(成型助剂)为6%、w(增韧剂)为8%配比的配方中,添加不同含量减水剂与水,小试试验对比催化剂样品成型工艺及活性分析情况,试验结果见表2。从表2可以看出,样品在捏合机混合过程中,随着减水剂加入量的提高,形成塑性良好的泥料所需水量呈递减趋势。当w(减水剂)达0.2%时,蒸馏水用量减少1/5,预干燥时间较不加减水剂约减少1/4,而成品脱硝效率相当,可达96%。加入减水剂可有效减少水的用量,缩短催化剂生产周期,而更多的减水剂加入量会增加生产成本,故配方中优选w(减水剂)为0.2%。3减水剂的用量(1)经催化剂样品脱硝活性及经济性综合对比,确定催化剂制备工艺的最佳条件:w(载体)为74.8%、w(活性组分)为1.2%、w(助活性组分)为10%、w(成型助剂)为6%、w(增韧剂