Mn-Co-Ba-Al-O催化氧化NO性能研究.pdf

1、煙氣中90％～95％的Nox為NO，若能在一種有效的催化劑作用下，將煙氣中部分NO氧化為NO2，使Nox的氧化度（NO2/Nox）提高到50％～60％間（此時(shí)對(duì)Nox的吸收將取得最大的效率），再用濕法脫硫的吸收劑（如石灰、NaOH、Na2CO3和氨水等）吸收，則能實(shí)現(xiàn)一步同時(shí)脫硫脫氮。該法最大的優(yōu)勢(shì)是不象選擇性催化還原法（SCR）處理Nox那樣消耗還原劑NH3，流程更簡(jiǎn)單，設(shè)備投資更少，且不存在NH3泄漏而造成的二次污染問題。這一構(gòu)想目

2、前在工業(yè)上尚無實(shí)現(xiàn)，若能有效解決NO的催化氧化問題，該法將是最具競(jìng)爭(zhēng)力的硫氮同脫技術(shù)。
　　 催化劑的研究和制備是關(guān)鍵也是難點(diǎn)。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)探索，本工作選定了用Mn/Co-Ba-Al-O催化劑催化氧化NO，并著重致力于以下研究：1）催化劑制備條件的優(yōu)化選擇；2）催化劑性能的測(cè)試；3）催化劑的表征；4）催化劑抗硫抗水性能的測(cè)試；5）催化氧化后Nox的吸收；6）對(duì)催化機(jī)理進(jìn)行了初步探索。
　　 對(duì)催化劑的制備，研究了載體制

3、備方法的選擇，Co、Ba、Al各部分的配比，Mn的負(fù)載量，載體焙燒溫度，負(fù)載活性組分后催化劑的焙燒溫度等眾多因素對(duì)制作催化劑活性的影響。結(jié)果顯示采用并流法制備載體時(shí)比正加法和反加法效果均好，原因是由并流法制得的載體中γ-Al2O3結(jié)晶度最好，且不含BaCO3，表面積最大。在其它制備條件方面，載體中Al: Ba: Co=32: 2: 1（摩爾比），MnOx與載體的質(zhì)量比為20％等時(shí)，將取得最高的催化劑活性。
　　 考察了溫度、空速

4、、NO進(jìn)口濃度和O2濃度等因素對(duì)催化劑活性的影響，結(jié)果顯示，NO轉(zhuǎn)化率隨溫度上升而增加，至300℃達(dá)到最大值，隨后由于熱力學(xué)平衡限制而降低；隨著NO進(jìn)口濃度上升，NO轉(zhuǎn)化率略有下降；O2含量的適當(dāng)增加能促進(jìn)NO的轉(zhuǎn)化；空速增加，NO轉(zhuǎn)化率顯著降低。綜合來看，在NO體積分?jǐn)?shù)500×10－6，O2體積分?jǐn)?shù)10％，空速4000h－1時(shí)，225℃左右，出口Nox的氧化度達(dá)到50％～60％，將取得最大的吸收效率；300℃時(shí)，氧化度可達(dá)到83％左右

5、，接近熱力學(xué)平衡值。
　　 從催化劑的抗水抗硫?qū)嶒?yàn)中可看出：300℃時(shí)，當(dāng)通入體積分?jǐn)?shù)為10％的水后，催化劑活性顯著降低，分析其原因是H2O分子的極性比NO更強(qiáng)，可競(jìng)爭(zhēng)吸附在催化劑表面，造成NO活性位的減少。當(dāng)通入體積分?jǐn)?shù)為1×10-3SO2后，NO轉(zhuǎn)化率急劇降低，根據(jù)早期制硫酸的原理，推斷在反應(yīng)溫度下，發(fā)生了鉛室反應(yīng)：NO2+SO2→SO3+NO，另外催化劑的主要成分Al2O3、BaO等均能被酸化形成硫酸鹽，而造成NO氧化效率

6、下降，催化劑失活。
　　 還采用了X射線衍射（XRD）、比表面積測(cè)試（BET）等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，并對(duì)其催化氧化NO的機(jī)理進(jìn)行了一定的研究。從吸收實(shí)驗(yàn)來看，證明了在Nox氧化度為50％～60％時(shí)取得最大的吸收效率，未經(jīng)催化氧化的NO的吸收率極低。
　　 總之，本課題首次采用具有較大比表面積的Co-Ba-Al-O復(fù)合氧化物作為催化劑的載體，負(fù)載活性組分MnOx后制得催化劑，該催化劑在低溫時(shí)就表現(xiàn)出良好的活性，在實(shí)驗(yàn)條