成型半焦催化劑脫除煙氣中SO-,2-和NO的研究.pdf

1、中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，是世界上僅有的幾個以煤為主要能源的國家之一。煤的大量直接燃燒導(dǎo)致SO2和NO的大量排放，導(dǎo)致我國酸雨現(xiàn)象嚴(yán)重，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失妨礙著我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。因此，削減SO2和NOx的排放量，控制大氣污染、保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是目前及未來相當(dāng)長時間內(nèi)我國環(huán)境保護(hù)的重要課題之一。研究開發(fā)一種具有中國特色的煙氣脫硫脫硝技術(shù)對我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展有重要意義。 半焦成型后可以有效降低催化劑的床層壓力降和

2、反應(yīng)器的操作成本。本論文選用內(nèi)蒙古扎賚諾爾半焦，進(jìn)行成型研究。半焦經(jīng)過破碎篩分、硝酸氧化、水洗、干燥后得到活化半焦，活化半焦與催化助劑按合適的比例混合均勻，加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑，擠出成型：成型半焦再進(jìn)行增濕加氧高溫煅燒得到成型半焦催化劑。本論文得出的最好成型配方為：硝酸活化半焦80％左右，粘結(jié)劑煤焦油15％左右，1％淀粉，1.5～2％高嶺土，1％聚乙二醇，1％五氧化二釩，0～0.5％石墨。 表面酸堿性的測試結(jié)果表明：原料半焦表面呈

3、堿性；硝酸氧化改性后表面堿性官能團(tuán)含量大幅度下降，酸性官能團(tuán)含量顯著增加，半焦表面呈酸性；高溫煅燒可以使半焦表面官能團(tuán)發(fā)生重排，酸性官能團(tuán)分解成堿性官能團(tuán)，酸性官能團(tuán)含量明顯減少，堿性官能團(tuán)的含量顯著增加；在煅燒時通入水蒸汽和少量氧氣效果更好，凈堿量比原半焦提高了10倍以上；負(fù)載V2O5活性組分的改性半焦酸、堿量均增加，但凈堿量比較小。 對不同催化劑進(jìn)行脫硫活性評價結(jié)果為：表面呈堿性、凈堿量大的吸附催化劑脫硫效果好，負(fù)載V2O

4、5的催化劑表面凈堿量變小，但脫硫活性卻更高，硫容高達(dá)8.53％，推測表面堿性不是決定催化劑活性的唯一原因；催化劑的制備采用先將半焦粉末成型再進(jìn)行高溫水蒸汽活化的制備工藝，其硫容與先將半焦高溫煅燒水蒸汽活化再進(jìn)行成型的制備工藝相比提高了一倍；H2O蒸氣和O2存在下高溫煅燒可以顯著提高催化劑脫硫活性，硫容比僅氮?dú)獗Ｗo(hù)煅燒時增加了25％；以煤焦油作為粘結(jié)劑制得的催化劑機(jī)械強(qiáng)度高，脫硫性能好：粒徑為Φ3mm的成型半焦-催化劑在減少內(nèi)擴(kuò)散影響的同

5、時具有良好的脫硫性能。 采用固定床反應(yīng)器考察了反應(yīng)溫度、空速、煙氣中O2濃度和H2O含量等工藝條件對催化劑脫硫性能的影響。結(jié)果表明：反應(yīng)溫度和空速對活性半焦脫硫性能影響較大，催化劑最佳脫硫溫范圍為60℃～80℃，最佳的操作空速為600h-1；煙氣中通入氧氣能顯著提高成型半焦吸附催化劑的脫硫性能，氧氣含量以5％為宜，氧氣過量不僅不會繼續(xù)提高催化劑的脫硫活性，還會引起O2與SO2的競爭吸附；煙氣中適量H2O是脫硫反應(yīng)必不可少的條件

6、，本論文用催化劑脫硫的適宜水汽含量為8％。 論文還考察了成型半焦催化劑在脫除煙氣中NO時的活性。研究結(jié)果表明：H2O蒸氣和O2存在下，高溫煅燒、半焦負(fù)載V2O5不僅對提高催化劑脫硫活性有影響，而且還能有效提高催化劑脫除煙氣中NO的性能；溫度對成型半焦吸附催化劑的脫硝性能影響較大，隨著溫度升高催化劑的脫NO活性降低，40℃～60℃是催化劑脫NO的最佳溫度范圍；操作空速應(yīng)選擇800h-1～1000h-1；煙氣中加入O2能提高催化劑