活性半焦用于煙氣脫硫脫硝的研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，而大氣污染又是環(huán)境污染中最突出的問(wèn)題。SO2，NOx(90％為NO)，CO，CO2等污染物的排放對(duì)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生了極大的威脅。尤其是NOx不僅能形成酸雨和光化學(xué)煙霧，而且能引起溫室效應(yīng)，人類的很多疾病都或多或少與NOx的排放有關(guān)。因此，為了保護(hù)我們生存的環(huán)境，必須控制和治理SO2、NOx等的污染。如何有效地消除煙氣中的SO2、NOx是一項(xiàng)世界性的難題。其中，煙氣脫硫技術(shù)已相當(dāng)成熟，本文主要

2、研究NOx的脫除。 目前，用NH3選擇性催化還原(SCR)I藝脫除煙道氣中NOx的技術(shù)已用于工業(yè)化生產(chǎn)，但由于NH3容易泄漏、腐蝕性強(qiáng)、設(shè)備投資大、操作難度高、能形成硫酸銨等造成管道堵塞，使該技術(shù)的應(yīng)用受到限制。因此，為尋找新的、更有效的脫除方法，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以廉價(jià)半焦代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的活性炭進(jìn)行煙氣脫硫脫硝研究，得到了一些新的、有意義的結(jié)果。半焦是煤在較低溫度下(600～700℃)熱解的產(chǎn)物，未完全分解，不僅含有豐富

3、的氫氧元素，而且有豐富的孔隙和表面結(jié)構(gòu)，為活化劑順利進(jìn)入顆粒內(nèi)部進(jìn)行活化提供有利條件。本文主要研究工作如下： 論述了NOx排放控制技術(shù)研究的意義；系統(tǒng)地綜述了NOx排放控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。 將陜西府谷褐煤半焦進(jìn)行高壓水熱改性、高溫?zé)崽幚砀男浴⑾跛嵫趸男?、?fù)載金屬氧化物等一系列活化改性處理，制備出半焦催化劑。研究結(jié)果表明，高壓水熱改性能夠提高改性半焦比表面積和孔容，增加表面含氧官能團(tuán)含量；高溫?zé)崽幚砟軌蛟黾痈男园虢贡砻?/p>

4、的堿性官能團(tuán)含量；硝酸氧化改性能夠增加改性半焦表面酸性官能團(tuán)含量，再經(jīng)高溫?zé)崽幚砗筠D(zhuǎn)化為堿性官能團(tuán)；負(fù)載金屬氧化物能夠提供更多的活性中心。上述改性方法均能提高原料半焦的比表面積和孔容、孔徑，改善半焦表面性質(zhì)，有利于NO的吸附和氧化。 在模擬煙氣氣氛下，利用固定床反應(yīng)器對(duì)原料半焦和半焦催化劑進(jìn)行SO2脫除性能考察研究。研究結(jié)果表明：原料半焦脫除煙氣中SO2的效率和硫容都很低，經(jīng)活化改性和負(fù)載金屬氧化物后，SO2脫除效率和硫容明顯提

5、高。當(dāng)SO2出口轉(zhuǎn)化率為40％時(shí)，穿透時(shí)間和硫容分別為：原料半焦：45min，0.75gSO2·(100gC)-1；V3:595min,7.15gSO2.(100gC)-1；Fe3:786min,8.41gSO2·(100gC)-1。 在模擬煙氣氣氛下，利用固定床反應(yīng)器對(duì)原料半焦和半焦催化劑進(jìn)行NO脫除性能考察以及工藝操作參數(shù)對(duì)脫硝活性影響研究。研究結(jié)果表明：高壓水熱改性、高溫?zé)崽幚砀男?、硝酸氧化改性三種改性方法均能提高半焦的脫

6、硝活性，其中，硝酸氧化+高溫?zé)崽幚淼慕M合改性方式效果最佳，穿透時(shí)間達(dá)680min。 之后，在改性活化的半焦上負(fù)載不同種類的金屬氧化物( Fe2O3.MnO2.V2O5、CuO)，考察脫硝活性。結(jié)果表明：在改性活化后的半焦上負(fù)載金屬組分后，均有一定的脫硝效果，負(fù)載1％(w)CuO的FH700Cu1脫硝效果相對(duì)理想，穿透時(shí)間達(dá)725min。 選取催化劑FH700Cu1，考察工藝操作參數(shù)：反應(yīng)溫度、氧氣含量、空速、水蒸氣含量及

7、NO進(jìn)口濃度對(duì)脫硝活性的影響。研究結(jié)果表明：NO脫除效率隨氧氣含量增加、水蒸氣含量降低和NO進(jìn)口濃度減小而提高，隨溫度升高、空速增大而先提高后降低。最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度：80℃；氧氣含量：5％；空速：800h-1；水蒸氣含量：0。 同時(shí)脫硫脫硝研究中考察了SO2和NO同時(shí)存在時(shí)的脫除效果。研究結(jié)果表明：SO2脫除率一直為100％；隨SO2進(jìn)口濃度增大，NO脫除效率顯著降低。說(shuō)明NO的存在促進(jìn)SO2的脫除，而SO2的存在嚴(yán)重抑

8、制NO的脫除。 對(duì)失活半焦催化劑進(jìn)行了熱脫附法再生、水洗法再生和氨水法再生。研究結(jié)果表明：再生后的半焦催化劑的NO脫除效率下降，并隨再生次數(shù)增加，NO脫除效率逐漸下降。三種再生方法中，水洗法再生效果最好，三次再生后，NO脫除效率恢復(fù)到新鮮催化劑的45.9％，說(shuō)明半焦催化劑穩(wěn)定性較差，需進(jìn)一步改善催化劑制備和再生方法。 利用比表面積和孔容測(cè)定(BET)、程序升溫脫附(TPD)、掃描電鏡(SEM)等分析手段對(duì)半焦催化劑進(jìn)行評(píng)