低温选择性催化还原脱硝技术研究

(沈阳化工大学 辽宁 沈阳 110142)

引言

随着全球工业活动开始日益增加，石油煤炭类燃料被大量消耗，燃烧产生的尾气所引起的空气污染愈发严重。世界卫生组织报道，2008年约130万的人因空气污染死亡；2010年，320万；2012年显示，高达700万人死去。世界卫生组织大气质量基准提出大气污染物包括：主要颗粒物，二氧化硫和氮氧化物和臭氧。随着除尘及脱硫装置的普及，颗粒物和S02增长趋势得到基本控制，而NOx也是空气污染前驱体之一，因此，控制NOx的排放是现阶段的首要任务。

一、低温选择性催化还原脱硝技术研究进展

(一)氮氧化物概述

1.氮氧化物的危害及来源

氮氧化物是造成酸雨、光化学烟雾、温室效应、臭氧层破坏等诸多环境问题的主要大气污染物之一。随着工业化的迅速发展和燃料的大量使用，我国氮氧化物的污染问题日益突出，燃煤电站烟气污染已成我国重要的大气污染源之一，选择性催化还原技术是目前最具应用前景的烟气脱硝技术。

2.脱硝方法简介

NOx排放的方法大致分为三类。第一类是燃烧前脱氮，第二类是低氮氧化物的燃烧技术，第三类是NOx控制技术。

表1 控制NOx排放的方法及存在问题

表1对不同方法进行了比较，并就目前使用状况进行讨论。其中，NOx控制技术是目前应用的最广且已经实现工业化的方法。根据反应介质不同，又进一步分为干法脱硝和湿法脱硝。

SCR法是氧气及催化剂共同作用，利用还原剂和氮氧化物反应，将烟气的NOx还原转化成无毒害的N2，其中还原剂有NH3和尿素以及碳烃类。

②SNCR选择性非催化还原

选择性非催化还原法SNCR是在无催化剂且800-1100℃高温情况下，将含有氨基的还原剂与NOx反应，使NOx还原为N2和H2O。SNCR技术不需要催化剂，投资小，脱硝率最高可达30%-45%,反应后残余氨易导致泄漏，适合于环保要求相对不高情况。

③湿法脱硝

湿法脱硝是运用液体吸收剂将NOx溶解的原理来净化烟气，最大的难点在于NO很难溶于水，故NO常需先发生氧化或络合反应，再用液体吸收剂实现烟气脱硝。

④新型脱硝方法

近些年，烟气脱硝的新技术有电子束法、生物法、催化分解法等，电子束法目前在国外存在示范车间，但价格昂贵，能力利用率低。

当时，火锅的质地有陶瓷、纯银、银镀金、铜、锡、铁数种。其基本形式有两种：一种为组合式，由锅、炉支架、炉圈、炉盘、酒精碗5部分组成，可以同时上桌烧煮食物，也可单独用锅温食品。另一种为锅中带炉，炉内烧炭火，能把水烧开，生鱼、生肉、蔬菜等放入沸水中可以煮熟。

3.SCR催化剂研究进展

高效催化剂的开发为SCR技术核心及难点，催化剂是活性组分及载体构成的，从活性组分和载体材料来看，SCR催化剂可以分为：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、分子筛催化剂和碳基催化剂。

(1)贵金属催化剂

贵金属催化剂是：以Ag等贵金属作为活性组分的催化剂，制备过程中用离子交换方式负载到载体上。其优点是活性高、稳定性好，但造价昂贵、选择性差、反应活性窗口窄并且对毒性物质较敏感，适用于汽车尾气的净化而不适用于固定源烟气的处理，因此在SCR催化剂的研究过程中，逐渐被金属氧化物催化剂所取代。

(2)金属氧化物催化剂

金属氧化物催化剂是指以V205、W03等金属氧化物或其混合物为活性组分，通常以Ti02等作为载体的催化剂。目前应用最为广泛的是V205(W03、MoO3)/Ti02催化剂。另一类经众多学者关注的是锰基催化剂，锰元素氧化物相互转化，产生的活性氧促进氧化还原反应的进行，拥有良好低温活性被广泛关注。

(3)分子筛催化剂

ZSM-5是最常用分子筛载体，主要经离子交换法制备而成。分子筛的热稳定性强，在高温催化条件下能够表现出良好的催化活性和较宽的温度窗口，但是此类催化剂的耐水性和抗硫性很差，在含硫和水烟气中容易失活。

(4)碳基催化剂多级大孔

碳基材料因为其较大比表面积及良好化学稳定性用作SCR催化剂载体，拥有良好催化活性。碳材料主要为活性炭，碳纳米管及碳纤维。

二、结论及展望

结合本论文，今后的研究可深入以下几个方面：

①复合型金属氧化物催化剂定性研究氧化物种类，定量分析影响催化剂活性因素。

②催化剂的制备方法及各种制备因素影响催化剂活性组分的形态，故还可从催化剂制备方面着手。

③SCR装置可安置于脱硫装置后，因实际应用需考虑抗硫性；今后将致力脱硫脱硝方面的研究。