本文選題：一氧化氮　切入點(diǎn)：選擇性催化氧化　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：氮氧化物(NOx)的排放一直都受到全球的重視。我國(guó)供電方式主要以燃煤火電為主,目前全球廣泛采用SCR法(選擇性催化還原法)脫除燃煤電廠尾氣中的NOx。但現(xiàn)有的SCR法存在一些問(wèn)題,例如氨逃逸問(wèn)題會(huì)促進(jìn)細(xì)顆粒物(PM2.5)的形成。中國(guó)國(guó)家環(huán)保部公布的氨源清單中就包括SCR工藝產(chǎn)生的排放。此外,由于SCR法大多要求高反應(yīng)溫度,為滿足反應(yīng)條件未經(jīng)過(guò)除塵的尾氣直接參與催化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致催化劑壽命縮短。所以如何低成本、無(wú)污染、高效率地去除燃煤尾氣中的NOx成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。SCO法(Selective catalytic oxidation,選擇性催化氧化法)是一種具有應(yīng)用潛質(zhì)的氮氧化物脫出技術(shù)。由于燃煤煙氣中氮氧化物90%以上是NO,這導(dǎo)致其難以直接用液相吸收法處理。如果煙氣中NOx的氧化度(n(NO2)/n(NOx))能達(dá)到50%-60%,可用堿液或其他吸收液將NOx與SO2一同脫除,處理過(guò)程中不需要添加其他藥劑(SCR法需要加入NH3)。本研究針對(duì)目前報(bào)道中活性較高的錳氧化物(MnOx)催化劑進(jìn)行改進(jìn),摻雜廉價(jià)的鈣(Ca)元素提高其性能。研究?jī)?nèi)容共分為三部分:第一是Mn-Ca-Ox-(CO3)y催化劑制備及其氧化NO的研究。第二是針對(duì)第一步優(yōu)選出的催化劑做H2O、SO2中毒的研究。第三是反應(yīng)條件優(yōu)化及反應(yīng)、中毒機(jī)理研究。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)Mn-Ca-Ox-(CO3)y催化劑制備及其催化氧化NO的研究:首先對(duì)催化劑制備條件進(jìn)行了篩選,共考慮了錳前驅(qū)體、鈣前驅(qū)體、錳/鈣比、焙燒溫度四個(gè)因素。研究表明選用乙酸錳、硝酸鈣為前驅(qū)體,Mn/Ca比為10:1,焙燒溫度為350℃,焙燒2h(空氣氣氛下焙燒)的條件下制備的催化劑活性最優(yōu)。優(yōu)選的Mn10Ca1Ox(CO3)y-350℃催化劑在18℃反應(yīng)溫度下就達(dá)到了 SCO法脫硝的效率要求(轉(zhuǎn)化率范圍在50%-60%),在270℃反應(yīng)溫度下達(dá)到最高轉(zhuǎn)化率79.4%。利用XRD、XPS、FTIR、BET、H2-TPR對(duì)催化劑進(jìn)行了表征,綜合活性測(cè)試、表征的結(jié)果表明,Ca的添加明顯提高了催化劑在低溫區(qū)段內(nèi)(240℃)的催化活性,但高溫區(qū)段基本一致,沒(méi)有提高。這是因?yàn)镃a的添加促使催化劑中的主要活性組分MnO2含量增加。鈣元素以CaO或CaCO3形式存在。Ca的添加使催化劑比表面積有所提高,這些改變均有利于NO的催化氧化效果。(2)Mn10Ca1Ox(CO3)y催化劑抗H2O、SO2中毒的研究:將含有不同濃度SO2、H2O蒸氣的反應(yīng)氣通過(guò)優(yōu)選出的Mn10Ca1Ox(CO3)y催化劑,考察其脫硝過(guò)程中的抗中毒性能。實(shí)驗(yàn)共分為只含有SO2、只含有H2O蒸氣和SO2、H2O蒸氣共存三種模式。結(jié)果表明H2O蒸氣對(duì)催化劑催化氧化NO的影響較小。對(duì)SO2而言,無(wú)論是在SO2單一存在條件下還是與水蒸氣共存的條件下,SO2都導(dǎo)致了催化劑的快速中毒,且中毒影響不可逆。催化劑表面形成硫酸鹽。(3)反應(yīng)條件優(yōu)化及反應(yīng)、中毒機(jī)理研究:首先對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了篩選優(yōu)化,研究表明當(dāng)氧含量為5%、NO濃度為938mg/m3,反應(yīng)溫度為270 ℃時(shí)轉(zhuǎn)化率最佳。轉(zhuǎn)化率隨空速增加而逐漸遞減。根據(jù)DRIFTS結(jié)果分析,硝酸鹽在低溫區(qū)段內(nèi)就易于形成于Mn10Ca1Ox-(COC3)y-350℃表面。這是由于鈣摻雜提高了催化劑比表面積,從而吸附更多的NO和02。催化劑活性組分中MnO2的含量增加,進(jìn)而易于發(fā)生NO氧化反應(yīng)。這都是導(dǎo)致鈣摻雜催化劑活性優(yōu)于純錳氧化物催化劑的原因。中毒機(jī)理研究表明,在沒(méi)有O2參與的條件下,SO2與催化劑依然可直接反應(yīng)生成硫酸鹽。H2O蒸氣的參與導(dǎo)致催化劑表面生成的硝酸基數(shù)量(硝基數(shù)量增加)減少,說(shuō)明H2O的引入抑制了NO的氧化過(guò)程,這是H2O蒸氣使催化劑活性略微降低的原因。
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【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X773;O643.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1651145