低温SCR烟气脱硝催化剂开发

低温SCR烟气脱硝催化剂开发

刘越浙江大学环境与资源学院环境高技术青年论坛，厦门，2010.41煤炭是我国的主要能源年度消耗量（亿吨）在一次能源中的比例200617.169.4%20202560%20503350%探明可采储量分布Coal92.6%Oil5.35%Naturalgas2.05%我国可持续发展必须注重煤炭的高效洁净利用2燃煤是我国主要的污染源80％硫(SO2),60％硝(NOX),60％烟尘,CO2等排放量（万吨）2000201020200100020003000400050006000NOX

2000201020200100020003000400050006000

SO2

3NOx排放全球分布情况4烟气脱硝技术现状NOx控制燃烧前燃烧中烟气脱硝SCR法SNCR法催化分解法

等离子体法

吸收法吸附法

选择性催化还原脱硝（SCR）技术是脱硝效率最高以及应用最广泛的消除烟气NOx的工艺。

5选择性催化还原脱硝（SCR）工艺6传统高温SCR烟气脱硝工艺

催化剂体系：V2O5/TiO2

、WO3-V2O5/TiO2

和MoO3-V2O5/TiO2

低温SCR操作温度范围353~523K脱硫除尘装置之后传统SCR操作温度范围623~673K能耗较大，易中毒脱硫除尘装置之前7MnOxCrOxV2O5CuONiO等TiO2Al2O3活性炭沸石等对活性物质的保护作用；硫酸根的稳定度低温SCR催化剂的开发是目前的研究重点低温SCR研究现状8低温SCR研究现状目前低温SCR技术实现工业应用的瓶颈

低温下催化活性不够理想：国内电厂和工业锅炉大部分采用湿法脱硫技术，脱硫后烟气温度均低于80˚C，目前报道的低温SCR催化剂在该温度段活性不理想。催化剂抗硫性较差：脱硫后的烟气中仍含有低浓度的SO2，对现有催化剂的毒化作用较明显9ThevariationoftheNOconversionforthecatalystspreparedbydifferentmethodsPublishedin“JournalofHazardousMaterials145(2007)488–494”MnOx/TiO2ThevariationofNOconversionwithMnOx/TiO2catalystswithdifferentratioofMn/Tiat423K>90%10Fe-Mn/TiO2Publishedin“Environ.Sci.Technol.2007,41,5812-5817”55%95%11Fe-Mn/TiO2publishedby《AppliedcatalysisB:environmental》Mn2pXPSspectraTi2pXPSspectra

12publishedby《AppliedcatalysisB:environmental》Fe-Mn/TiO213Publishedby“Environ.Sci.Technol.2007,41,5812-5817”Fe-Mn/TiO2FTIRspectraofMn(0.4)/TiO2pretreatedbyexposuretoNO+O2followedbyexposuretoNH3FTIRspectraofFe（0.1)-Mn(0.4)/TiO2pretreatedbyexposuretoNO+O2followedbyexposuretoNH314Fe-Mn/TiO2

第二种反应途径：Publishedby“Environ.Sci.Technol.2007,41,5812-5817”15SO2气氛下的反应机理Publishedin

“J.Phys.Chem.C”.

16Ce-Mn/TiO2samplesBETSurfaceArea(m2/g)NOconversionat90℃NOconversionat110℃Mn/TiO253.4753.262.1CeMn1/TiO264.1878.0896.4CeMn2/TiO279.7788.7896.8CeMn3/TiO274.8181.4695.6Ce/TiO2115.8122.8727.8Publishedin

“Catalysiscommunications9(2008)2217-2220”.

17Ce-Mn/TiO2NOconversionofCemodifiedMnOx/TiO2catalystsatdifferenttemperatures

Publishedin

“Catalysiscommunications9(2008)2217-2220”.

18Ce-Mn/TiO2H2-TPRprofilesforvariouscatalysts.1-Ce(0)MnTi,2-Ce(0.07)MnTi,3-Ce(0.1)MnTi,4-Ce(0.2)MnTiPublishedin

“Catalysiscommunications9(2008)2217-2220”.

19Ce-Mn/TiO2NH3-TPDprofilesforCe(0)MnTiandCe(0.07)MnTi.

Publishedin

“Catalysiscommunications9(2008)2217-2220”.

20Ce-Mn/TiO2SCRactivitiesofMn/TiO2andCedopedMn/TiO2inthepresenceofSO2.Publishedin

“Catalysiscommunications10(2009)935-939”.

21SEMmicrographsoffreshandSO2poisonedcatalysts.(A)MnTi,(B)MnTi-S,(C)MnCeTi,(D)MnCeTi-S.Ce-Mn/TiO2Publishedin

“Catalysiscommunications10(2009)935-939”.

22Ce-Mn/TiO2TGandDSCcurvesofNH4HSO4depositedonMn/TiO2(A)andMn-Ce/TiO2

(B)catalysts.Waterevaporation

Waterevaporation

NH4HSO4

decompositionNH4HSO4

decompositionPublishedin

“Catalysiscommunications10(2009)935-939”.

23X-raydiffractionspectraofMn/TiO2andCedopedMn/TiO2beforeandafterSCRreaction(■-Anatase,●-Rutile,○-MnTiO3,□-Ti(SO4)2,▼-(NH4)2SO4).Ce-Mn/TiO2Publishedin

“Catalysiscommunications10(2009)935-939”.

24XPSspectraforundopedandCedopedMn/TiO2catalystsbeforeandafterSCRreactioninthepresenceofSO2(A:Mn2p,B:Ti2p).

Ce-Mn/TiO2Publishedin

“Catalysiscommunications10(2009)935-939”.

25Mn-Ce复合氧化物负载于不同载体Publishedin

“Chemosphere78(2010)1160-1166”.

26Mn-Ce复合氧化物负载于不同载体Publishedin

“Chemosphere78(2010)1160-1166”.

NH3-TPDprofilesofMn-Ce/TiO2andMn-Ce/Al2O327Mn-Ce复合氧化物负载于不同载体Publishedin

“Chemosphere78(2010)1160-1166”.

28Mn-Ce复合氧化物负载于不同载体Publishedin

“Chemosphere78(2010)1160-1166”.

反应途径2：反应途径3：反应途径1：常规的E-R型SCR反应，已被R.T.Yang等人所报道29NOconversionsofMn-Ce/TiO2inthepresenceofSO2atvarioustemperatures.NOconversionsofvariousregeneratedMn-Ce/TiO2samples.

反应温度对SO2抗性的影响30NH3-TPDprofilesforvariousMn-Ce/TiO2

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