低溫選擇性催化還原脫硝技術研究

(沈陽化工大學 遼寧 沈陽 110142)

引言

隨著全球工業活動開始日益增加，石油煤炭類燃料被大量消耗，燃燒產生的尾氣所引起的空氣污染愈發嚴重。世界衛生組織報道，2008年約130萬的人因空氣污染死亡；2010年，320萬；2012年顯示，高達700萬人死去。世界衛生組織大氣質量基準提出大氣污染物包括：主要顆粒物，二氧化硫和氮氧化物和臭氧。隨著除塵及脫硫裝置的普及，顆粒物和S02增長趨勢得到基本控制，而NOx也是空氣污染前驅體之一，因此，控制NOx的排放是現階段的首要任務。

一、低溫選擇性催化還原脫硝技術研究進展

(一)氮氧化物概述

1.氮氧化物的危害及來源

氮氧化物是造成酸雨、光化學煙霧、溫室效應、臭氧層破壞等諸多環境問題的主要大氣污染物之一。隨著工業化的迅速發展和燃料的大量使用，我國氮氧化物的污染問題日益突出，燃煤電站煙氣污染已成我國重要的大氣污染源之一，選擇性催化還原技術是目前最具應用前景的煙氣脫硝技術。

2.脫硝方法簡介

NOx排放的方法大致分為三類。第一類是燃燒前脫氮，第二類是低氮氧化物的燃燒技術，第三類是NOx控制技術。

表1 控制NOx排放的方法及存在問題

表1對不同方法進行了比較，并就目前使用狀況進行討論。其中，NOx控制技術是目前應用的最廣且已經實現工業化的方法。根據反應介質不同，又進一步分為干法脫硝和濕法脫硝。

SCR法是氧氣及催化劑共同作用，利用還原劑和氮氧化物反應，將煙氣的NOx還原轉化成無毒害的N2，其中還原劑有NH3和尿素以及碳烴類。

②SNCR選擇性非催化還原

選擇性非催化還原法SNCR是在無催化劑且800-1100℃高溫情況下，將含有氨基的還原劑與NOx反應，使NOx還原為N2和H2O。SNCR技術不需要催化劑，投資小，脫硝率最高可達30%-45%,反應后殘余氨易導致泄漏，適合于環保要求相對不高情況。

③濕法脫硝

濕法脫硝是運用液體吸收劑將NOx溶解的原理來凈化煙氣，最大的難點在于NO很難溶于水，故NO常需先發生氧化或絡合反應，再用液體吸收劑實現煙氣脫硝。

④新型脫硝方法

近些年，煙氣脫硝的新技術有電子束法、生物法、催化分解法等，電子束法目前在國外存在示范車間，但價格昂貴，能力利用率低。

當時，火鍋的質地有陶瓷、純銀、銀鍍金、銅、錫、鐵數種。其基本形式有兩種：一種為組合式，由鍋、爐支架、爐圈、爐盤、酒精碗5部分組成，可以同時上桌燒煮食物，也可單獨用鍋溫食品。另一種為鍋中帶爐，爐內燒炭火，能把水燒開，生魚、生肉、蔬菜等放入沸水中可以煮熟。

3.SCR催化劑研究進展

高效催化劑的開發為SCR技術核心及難點，催化劑是活性組分及載體構成的，從活性組分和載體材料來看，SCR催化劑可以分為：貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、分子篩催化劑和碳基催化劑。

(1)貴金屬催化劑

貴金屬催化劑是：以Ag等貴金屬作為活性組分的催化劑，制備過程中用離子交換方式負載到載體上。其優點是活性高、穩定性好，但造價昂貴、選擇性差、反應活性窗口窄并且對毒性物質較敏感，適用于汽車尾氣的凈化而不適用于固定源煙氣的處理，因此在SCR催化劑的研究過程中，逐漸被金屬氧化物催化劑所取代。

(2)金屬氧化物催化劑

金屬氧化物催化劑是指以V205、W03等金屬氧化物或其混合物為活性組分，通常以Ti02等作為載體的催化劑。目前應用最為廣泛的是V205(W03、MoO3)/Ti02催化劑。另一類經眾多學者關注的是錳基催化劑，錳元素氧化物相互轉化，產生的活性氧促進氧化還原反應的進行，擁有良好低溫活性被廣泛關注。

(3)分子篩催化劑

ZSM-5是最常用分子篩載體，主要經離子交換法制備而成。分子篩的熱穩定性強，在高溫催化條件下能夠表現出良好的催化活性和較寬的溫度窗口，但是此類催化劑的耐水性和抗硫性很差，在含硫和水煙氣中容易失活。

(4)碳基催化劑多級大孔

碳基材料因為其較大比表面積及良好化學穩定性用作SCR催化劑載體，擁有良好催化活性。碳材料主要為活性炭，碳納米管及碳纖維。

二、結論及展望

結合本論文，今后的研究可深入以下幾個方面：

①復合型金屬氧化物催化劑定性研究氧化物種類，定量分析影響催化劑活性因素。

②催化劑的制備方法及各種制備因素影響催化劑活性組分的形態，故還可從催化劑制備方面著手。

③SCR裝置可安置于脫硫裝置后，因實際應用需考慮抗硫性；今后將致力脫硫脫硝方面的研究。