微波场内低温氮氧化物选择性催化还原基础研究

This project aims at the problem of low temperature deNOx technology in the flue gas containing sulfur emitted from middle and small scale installations. Selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides is considered as the research object. In this project, a microwave field assisted SCR deNOx technology at low temperatures will be initially designed and built. The construction and debugging of micro-SCR reaction system in microwave field under the existing laboratory conditions be completed. The reaction mechanisms of low temperature SCR catalyst will be studied under microwave field conditions. The relationships of compositions of SCR catalytic materials with the strength of microwave radiation, the influence of H2O and SO2 on deNOx activity of catalyst and the inactivation and regeneration of catalysts under microwave field conditions will be investigated. In this project, one key part is the effect of microwave field on the SCR reaction mechanisms. The other is the exploration of catalytic materials with strong adsorption of microwave, which gives a promotion in the solution of suitable low temperature SCR catalyst in microwave field, to achieve a high efficiency of microwave energy. This project will provide technical basis to the deNOx in low-temperature sulfur-containing flue gas.

本项目针对中小规模低温含硫烟气脱硝的难题，以氮氧化物选择性催化还原反应（SCR）为研究对象，拟设计并初步建立一种微波场辅助低温SCR脱硝技术。通过与现有实验室条件结合，完成微波场内石英管微型SCR反应系统的搭建和调试；探明微波场条件下，低温SCR催化剂上的反应机理和反应规律；研究SCR催化材料组成与微波辐射升温的关系和规律，H2O和SO2在微波场条件下对催化剂脱硝活性的影响以及催化剂的失活与再生的问题。重点深入研究微波场对SCR反应机理的影响规律，探索具有较强微波吸收能力催化材料的制备，解决适宜于微波场条件的低温SCR脱硝催化剂开发的问题，实现微波能高效率的利用.该项目的实施将为解决低温含硫烟气脱硝的技术难题提供技术基础。

微波具有快速非接触加热固体催化剂的特点，微波辅助低温烟气脱硝技术在中小型低温烟气净化领域具有潜在的应用价值。本项目针对低温烟气脱硝领域中脱硝催化剂低温活性低，耐水耐硫性能弱等问题，开展微波场内低温NH3-SCR技术研究，以期利用微波场快速加热催化材料，改变极性分子吸附状态以促进催化剂表面反应进行。.在项目执行期间，主要开展的研究工作有：1）制备了负载型钒酸盐、V2O5-MoO3/TiO2、含Fe复合氧化物等SCR催化剂，系统考察其物理化学性质对SCR性能的影响规律，同时为微波场内低温SCR催化剂活性评价系统调试做好催化剂准备；2）微波场低温SCR催化剂活性评价系统开发及调试，使评价系统实现了粉体/颗粒拓展至小型蜂窝状催化剂的SCR性能评价； 3）调整优化催化剂在反应器内的布置形式，提升了评价系统温度控制的稳定性；4）系统考察了微波场内不同晶相TiO2为载体的V2O5-MoO3/TiO2催化剂的NH3-SCR活性；5）考察了烟气条件（氨氮比 、氧气浓度、通入一氧化碳、微波功率、空速等）对微波场内V2O5-MoO3/TiO2催化剂上NO转化率的影响；6）考察了微波条件下硫酸氢铵与钒钛催化剂表面的作用，探索了微波场中毒低温 SCR催化剂的再生的可行性。.通过研究形成了微波辅助沉淀法制备负载型钒酸盐和复合氧化物SCR催化剂的制备技术；形成了低温微波辅助脱硝技术，使NH3-SCR脱硝技术的适用温度范围拓展至常温条件；揭示了载体晶型、粒度等对V2O5-MoO3/TiO2催化剂在常规和微波场条件下NH3-SCR性能的影响规律。同时也发现在微波场内V-Ti体系催化剂、Mn基催化剂可能会发生晶相结构改变而导致活性降低，在低温含H2O和SO2条件下催化剂出现快速失活等问题。