SO2 对V2O5—WO3—MoO3/TiO2催化剂脱硝活性的影响

周斌++郑睿

摘 要：以锐钛型TiO2为载体，V2O5、WO3、MoO3为主要活性成分制备了SCR催化剂，通过SO2通入前后催化剂脱硝效率的变化对V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在SO2气氛中的脱硝特性进行研究。试验结果表明：SO2的加入对催化剂具有抑制作用，但抑制作用较弱，表明催化剂具有较好的抗SO2中毒特性；低浓度的SO2对催化剂影响较小，高浓度SO2对催化剂具有较大的抑制作用；

关键词：选择性催化还原；催化剂；氮氧化物 ；SO2

1 引言

中国是以煤炭作为主要一次能源的能源消耗大国，在我国初级能源消耗中，煤炭消耗占据70 %[1， 2]。据国家环保总局统计，1990年我国NOx总排放量约为910万吨， 2000年总排放量约为1880万吨，2005年总排放量约为2220万吨，其中工矿企业生产过程中煤炭燃烧产生的NOx约占总排放量70 %。SCR NOx是目前应用最为广泛，同时也是技术最为成熟的固定源脱硝技术[3]。

自主研发了以V2O5、WO3、MoO3为主要活性成分，锐钛型TiO2为载体的四元催化剂V2O5-WO3-MoO3/TiO2，对催化剂在SO2气氛中的反应特性进行了系统研究。

2 实验部分

2.1 催化剂的制备

催化剂样品制备所用原料主要包括：偏钒酸铵、水合钨酸铵、钼酸铵、草酸、锐钛型钛白粉、成型剂和助剂等。按配方称取一定质量的偏钒酸铵、水合钨酸铵和钼酸铵，依次溶解于70℃草酸溶液中并用搅拌器搅拌至无沉淀残留，无NH3放出，其中V、 W、Mo的质量百分数分别为1：4.5：4.5。

2.2 催化剂活性试验台

催化剂活性试验台如图1所示。实验中采用的模拟烟气组分为N2、O2、NO、SO2和NH3，燃煤电厂中NO占烟气NOx组分95%以上，NO2含量仅为5%左右，含量相对较少且影响较小，可以忽略不计，因此实验中采用标准NO气体模拟电厂烟气中的NOx。

3 试验结果与讨论

3.1 SO2存在下对V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂脱硝活性的影响

考察了350℃时SO2的加入对脱硝效率的影响。 图2为350℃时加入5×10-4 SO2对V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂脱除NO效率的影响。可以看出，当通入SO2后，V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂样品的脱硝率先降后升，1h之后略低于无SO2通入时催化剂的脱硝活性。

当V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂样品在不含SO2的气体氛围下，在三个小时的测试过程中，脱硝活性虽然有波动，但大体维持在95%上下，脱硝效率较高。当通入SO2之后，样品的脱硝效率一开始由97%降低到92%，下降了5%，随着时间的进行，样品的脱硝率逐步上升，测试时间达到1h之后，两者的脱硝效率相差不大。在之后的2小时中，通入SO2的催化剂样品的脱硝效率要整体略低于无SO2通入状况下的催化剂样品。

3.2 SO2 浓度对V2O5-WO3-MoO3/TiO2脱硝活性的影响

图3为SO2浓度对V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂脱硝活性的影响。由图可以看出，高浓度SO2对脱硝活性的抑制作用较大，使得NO 转化率下降较快。

当气流中SO2浓度达到5×10-4时，催化剂的脱硝活性在0～60min的时间内受到抑制，开始阶段催化剂的脱硝效率降低了5%，但是随着SCR反应的进行，抑制作用越来越弱，在反应进行到60min时，脱硝效率恢复到无SO2时的脱硝效率值，在随后的60～180min过程中，脱硝效率略低于无SO2时的情况；当气流中SO2浓度达到1000 ppm时，SO2对催化剂的脱硝性能的抑制作用更加明显，在反应的开始阶段，脱硝效率只有76%，随着反应的进行，脱硝效率开始逐渐恢复，到100min时基本稳定在88%，随后的100～180min脱硝效率虽有波动，但是基本稳定，与SO2不存在时的脱硝效率相差5%。

4 结论

通过SO2通入前后催化剂脱硝效率的变化对V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在SO2气氛中的脱硝特性进行研究。（1）SO2的加入对催化剂具有抑制作用，但抑制作用较弱，表明催化剂具有较好的抗SO2中毒特性；（2）低浓度的SO2对催化剂影响较小，高浓度SO2对催化剂具有较大的抑制作用。

参考文献：

[1] St H M，Sch T H，Kr G H. Status of and experience with NOx reduction in coal-fired power plants[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part A： Journal of Power and Energy， 1997， 211（01）： 27-41.

[2] Zhao Y，Wang S，Duan L，et al.Primary air pollutant emissions of coal-fired power plants in China：Current status and future prediction[J].Atmospheric Environment，2008，42（36）：8442-8452.

[3] GAO Y， LUAN T， LV T， et al. The Mo loading effect on SCR deNOx performance for V-W-Mo/TiO2 catalyst [J]. Applied Mechanics and Materials 2012， 229： 126-129.endprint