SO2 對V2O5—WO3—MoO3/TiO2催化劑脫硝活性的影響

周斌++鄭睿

摘 要：以銳鈦型TiO2為載體，V2O5、WO3、MoO3為主要活性成分制備了SCR催化劑，通過SO2通入前后催化劑脫硝效率的變化對V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑在SO2氣氛中的脫硝特性進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：SO2的加入對催化劑具有抑制作用，但抑制作用較弱，表明催化劑具有較好的抗SO2中毒特性；低濃度的SO2對催化劑影響較小，高濃度SO2對催化劑具有較大的抑制作用；

關(guān)鍵詞：選擇性催化還原；催化劑；氮氧化物 ；SO2

1 引言

中國是以煤炭作為主要一次能源的能源消耗大國，在我國初級能源消耗中，煤炭消耗占據(jù)70 %[1， 2]。據(jù)國家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計，1990年我國NOx總排放量約為910萬噸， 2000年總排放量約為1880萬噸，2005年總排放量約為2220萬噸，其中工礦企業(yè)生產(chǎn)過程中煤炭燃燒產(chǎn)生的NOx約占總排放量70 %。SCR NOx是目前應(yīng)用最為廣泛，同時也是技術(shù)最為成熟的固定源脫硝技術(shù)[3]。

自主研發(fā)了以V2O5、WO3、MoO3為主要活性成分，銳鈦型TiO2為載體的四元催化劑V2O5-WO3-MoO3/TiO2，對催化劑在SO2氣氛中的反應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 催化劑的制備

催化劑樣品制備所用原料主要包括：偏釩酸銨、水合鎢酸銨、鉬酸銨、草酸、銳鈦型鈦白粉、成型劑和助劑等。按配方稱取一定質(zhì)量的偏釩酸銨、水合鎢酸銨和鉬酸銨，依次溶解于70℃草酸溶液中并用攪拌器攪拌至無沉淀殘留，無NH3放出，其中V、 W、Mo的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為1：4.5：4.5。

2.2 催化劑活性試驗(yàn)臺

催化劑活性試驗(yàn)臺如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中采用的模擬煙氣組分為N2、O2、NO、SO2和NH3，燃煤電廠中NO占煙氣NOx組分95%以上，NO2含量僅為5%左右，含量相對較少且影響較小，可以忽略不計，因此實(shí)驗(yàn)中采用標(biāo)準(zhǔn)NO氣體模擬電廠煙氣中的NOx。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 SO2存在下對V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑脫硝活性的影響

考察了350℃時SO2的加入對脫硝效率的影響。 圖2為350℃時加入5×10-4 SO2對V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑脫除NO效率的影響。可以看出，當(dāng)通入SO2后，V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑樣品的脫硝率先降后升，1h之后略低于無SO2通入時催化劑的脫硝活性。

當(dāng)V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑樣品在不含SO2的氣體氛圍下，在三個小時的測試過程中，脫硝活性雖然有波動，但大體維持在95%上下，脫硝效率較高。當(dāng)通入SO2之后，樣品的脫硝效率一開始由97%降低到92%，下降了5%，隨著時間的進(jìn)行，樣品的脫硝率逐步上升，測試時間達(dá)到1h之后，兩者的脫硝效率相差不大。在之后的2小時中，通入SO2的催化劑樣品的脫硝效率要整體略低于無SO2通入狀況下的催化劑樣品。

3.2 SO2 濃度對V2O5-WO3-MoO3/TiO2脫硝活性的影響

圖3為SO2濃度對V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑脫硝活性的影響。由圖可以看出，高濃度SO2對脫硝活性的抑制作用較大，使得NO 轉(zhuǎn)化率下降較快。

當(dāng)氣流中SO2濃度達(dá)到5×10-4時，催化劑的脫硝活性在0～60min的時間內(nèi)受到抑制，開始階段催化劑的脫硝效率降低了5%，但是隨著SCR反應(yīng)的進(jìn)行，抑制作用越來越弱，在反應(yīng)進(jìn)行到60min時，脫硝效率恢復(fù)到無SO2時的脫硝效率值，在隨后的60～180min過程中，脫硝效率略低于無SO2時的情況；當(dāng)氣流中SO2濃度達(dá)到1000 ppm時，SO2對催化劑的脫硝性能的抑制作用更加明顯，在反應(yīng)的開始階段，脫硝效率只有76%，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，脫硝效率開始逐漸恢復(fù)，到100min時基本穩(wěn)定在88%，隨后的100～180min脫硝效率雖有波動，但是基本穩(wěn)定，與SO2不存在時的脫硝效率相差5%。

4 結(jié)論

通過SO2通入前后催化劑脫硝效率的變化對V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化劑在SO2氣氛中的脫硝特性進(jìn)行研究。（1）SO2的加入對催化劑具有抑制作用，但抑制作用較弱，表明催化劑具有較好的抗SO2中毒特性；（2）低濃度的SO2對催化劑影響較小，高濃度SO2對催化劑具有較大的抑制作用。

參考文獻(xiàn)：

[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