《V2O5催化劑NH3-SCR脫硝機(jī)理研究綜述.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、2012年第5期能源技術(shù)與管理doi：10．39690．issn．1672-9943．2012．05．0o1．簪一一㈡囊曩專妻譫鍪烏綠毒j速≥一囂驀黯鬟一V2o5催化劑NH3一SCR脫硝機(jī)理研究綜述莊沙麗，王學(xué)濤(河南科技大學(xué)車輛與動(dòng)力工程學(xué)院，河南洛陽471003)[摘要]選擇性催化還原法是應(yīng)用最為廣泛的一種脫硝技術(shù)，而vO／TiO催化劑是SCR系統(tǒng)中最常用的催化劑。綜述了vO／TiO催化劑在NH為還原劑條件下的SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理，并闡述了以碳基為載體的低溫Vo催化劑研究現(xiàn)狀與催化機(jī)理。最終提出了Vo催化劑應(yīng)在低溫催化劑的研制、實(shí)際運(yùn)行時(shí)的脫硝反應(yīng)機(jī)理、表征方法的改進(jìn)等方面進(jìn)行深入研究的

2、發(fā)展方向。[關(guān)鍵詞]選擇性催化還原；v。O；碳基載體；反應(yīng)機(jī)理[中圖分類號]TQ426．94[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1672_9943(2012)050013弱，一般可以忽略不計(jì)，吸附態(tài)的NH與氣相或O引言弱吸附態(tài)的NO在催化劑表面反應(yīng)。因此，V0催選擇性催化還原脫硝技術(shù)(以下稱SCR技化劑SCR脫硝反應(yīng)按照Eley—Rideal機(jī)理進(jìn)行。術(shù))是國際上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)較為成熟的一種目前對Eley—RideM機(jī)理研究的爭議主要集中在NO的脫除技術(shù)。SCR脫硝技術(shù)是在一定溫度和NH，吸附在催化劑表面的何種酸I生位上。VO催催化劑的作用下，以NH，、尿素、H等作為還原劑，化劑表面同時(shí)存在Br

3、oested酸性位和Lewis酸性在氧氣參與的條件下將煙氣中NO有選擇地還原位[。為無污染的N：和HO。SCR法的工藝設(shè)備緊湊、NH。吸附在VO催化劑表面B酸性位與L運(yùn)行可靠，具有脫硝效率高、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。酸性位上的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。目前工業(yè)應(yīng)用的SCR催化劑主要是，HV20iO、V0一WOdTiO2等催化劑，這一類催化H、HH劑一般在250oC一350oC的反應(yīng)溫度條件下具有較高的脫硝效率。近年來，一些新型的炭材料(如l＼n尸／／9l活性炭、活性炭纖維和碳納米管等)作為V：0催化劑載體，在小于200oC的低溫條件下，表現(xiàn)出良好的選擇催化還原NO能力。雖然對V20催化劑圖1V20

4、5催化劑上吸附態(tài)的NH3結(jié)構(gòu)示意圖的脫硝機(jī)理有較多的研究，但是相關(guān)的綜述性文Inomata等在純釩氧化物催化劑上對SCR反章較少。在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對VO催化應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究口]，認(rèn)為反應(yīng)中NH吸附在B劑的NH一SCR脫硝機(jī)理研究進(jìn)展進(jìn)行了分析總酸l生中心上形成NH“活化絡(luò)合物，又與氣態(tài)NO結(jié)，并為今后的研究提出了方向。反應(yīng)后生成N、H0和飽和酸性中心，而飽和酸性中心與O反應(yīng)還原為B酸性中心和H0。認(rèn)為1VO，1_iO類催化劑脫硝機(jī)理研究現(xiàn)狀NH吸附在B酸性位的代表性理論是TopsCe等目前已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的釩類催化劑主要是提出的反應(yīng)歷程，他認(rèn)為吸附在B酸性位上的V2OdTiO：、VO一

5、WOWTiO2TiO：等催化劑，研究者們一NH“脫氫形成一NH是SCR反應(yīng)的關(guān)鍵，提出對這一類催化劑的SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了大的催化循環(huán)如圖2所示]。量研究，結(jié)果表明NO在催化劑表面的吸附非常由圖2可以看出，Tops~e等提出的催化反應(yīng)分為以下4個(gè)步驟：(1)NH首先在B酸l生位上吸附形成一NH“；基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(50806020)；河南省科技杰(2)一NH“將其中的1個(gè)H轉(zhuǎn)移到得到活化出青年計(jì)劃(114100510010)2莊沙麗，等V20催化劑NH。一SCR脫硝機(jī)理研究綜述2012年第5期形成一NH：，同時(shí)V=0變成V+-OH；再參與SCR反應(yīng)，與NO形成中間產(chǎn)物，最終在

6、氧的作用下重新形成釩活性中心。NH的吸附位(3)氣相的NO和一NH=反應(yīng)合形成一NH；N0，存在分歧導(dǎo)致對SCR反應(yīng)催化機(jī)理研究的差異，然后產(chǎn)生V4+_OH和另一中間產(chǎn)物；可能是由于催化劑的構(gòu)成、反應(yīng)溫度等實(shí)驗(yàn)條件(4)該中間產(chǎn)物快速分解成N和HO，并形不同引起的。雖然對純釩氧化物的SCR機(jī)理研究成VOH，V4+_OH在O的作用下重新氧化成較多，但仍需要考慮催化劑的不同構(gòu)成、反應(yīng)溫V+-O度、實(shí)際煙氣成分等因素，從而進(jìn)一步深人研究VO的催化脫硝機(jī)理。2以碳基材料為載體的低溫VO催化機(jī)劑研究現(xiàn)狀N當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用的SCR催化劑如V：OCTiO：和V2O5一WO~TiO等需要在350oC左右的溫度

7、下使(a)Acid(b)Redox用，但是高溫操作導(dǎo)致了操作成本和能耗增加。低圖2Topsce等提出的SCR反應(yīng)機(jī)理溫SCR催化劑更容易和當(dāng)前的工業(yè)鍋爐匹配，因認(rèn)為NH吸附在L酸性位中心的研究者大此低溫SCR催化劑受到了廣泛研究。近年來，研都支持“酰胺一氮化酰胺(NH一NHNO)”機(jī)理，該究者發(fā)現(xiàn)以活性炭fAC)、活性炭纖維(ACF)、碳納機(jī)理的過程如圖3所示。首先NH，吸附在L酸陛米管(CNTs)等碳基材料作為載體、V