张先龙脱硝文献翻译

Effect of KCl on selective catalytic reduction of NO with NH3 over a V2O5/AC catalyst

（KCl在V2O5 / AC催化剂上用NH3选择性催化还原NO的作用）

学院：化学与化学工程学院

班级：化工141

姓名：贾悦

学号：2014013028

KCl在V2O5 / AC催化剂上用NH3选择性催化还原NO的

作用

张先龙a，b，张根根a，刘振宇a，c，*

a中国科学院煤化学研究所煤转化国家重点实验室，太原030001

b中国科学院研究生院，北京100039，中国

c北京化工大学化学资源工程国家重点实验室，北京100029

2007年4月24日收到; 2007年9月5日收到; 2007年9月7日接受

在线2007年9月14日

摘要

使用BET和孔径分布测量法，NH3吸附和温度程序解吸（TPD），温度程序化方法研究了氯化钾（KCl）对低温选择性催化还原（SCR）催化剂，1wt％V2O5 / AC的失活表面反应（TPSR）。结果表明，KCl使1wt％的V2O5 / AC的SCR活性失活，并且在较高的KCl负载下，失活变得更严格。失活不是由孔堵塞引起的，而是通过中和V2O5 / AC 上的酸性位点。弱酸性位点负责NH3活化和NO的SCR，优先被KCl去活化。2007 Elsevier B.V.保留所有权利。

关键词：V2O5 / AC催化剂; 低温SCR;停用;氯化钾

1 简介

火电厂排放的一氧化氮（NO X）是主要的空气污染物。在各种NO x排放控制技术中，NO与NH3的选择性催化还原（SCR）已经被证明是最有效的。目前的商业SCR催化剂是基于V2O5 / TiO2，必须在高于350℃的温度下使用以避免形成催化剂失活的NH4HSO4 [1]。已经研究了耐NH4HSO4中毒的低温SCR催化剂，因为节能和容易地改造现有的锅炉系统[2]。低温SCR催化剂的一个很好的例子是在180-250℃的温度范围内非常活泼的活性炭（AC）负载氧化钒（V2O5 / AC）[3]。该催化剂的一个重要特征是其在低于200℃的温度下催化NH4HSO4和NO之间的反应的能力，并且SO2的存在促进了其SCR活性[4]。

硫化铬一直是SCR催化剂的关注点，可能堵塞催化剂的孔并与活化相反应[5]。碱性氧化物和/或盐是烟草中的主要成分，特别是生物质-燃料锅炉[6]。他们倾向于通过燃烧过程中的挥发冷凝机制来富集尺寸小于1微米的微粒[7]。在各种碱金属盐中，已经发现KCl在某些情况下是主要形式[8]，因此了解KCl对V2O5 / AC催化剂性能的影响是很重要的。

在商业V2O5 / AC催化剂的作用下，已经研究了用于NO去除的TiO2催化剂[9]。钾的沉积被广泛认为是导致V2O5/ TiO2失活的主要来源。对于全尺寸秸秆红篦锅炉，在约1100小时操作后，V2O5 / TiO2催化剂的NO转化率降至约50％，催化剂中K/V摩尔比

平均值为0.3-0.5足够呈现化学失活[10]。Lietti [11]发现失活是由氨吸附减少引起的。Lisi [12]显示在高于350℃的温度下吸附氨的强酸性位点优先在小于0.7wt％的K负载下中和，而中等和弱酸性酸酯在较高的碱金属负载下失活。

该信息表明，KCl可能对V2O5 / AC催化剂的SCR活性具有深远的负面影响，而且可能与表面酸度和NH3吸附的变化有关。本文研究了V2O5/AC催化剂对SCR的影响NO 使用BET，孔径分布，NH3吸附，TPD（温度程序解吸）和TPSR（温度程序表面反应）技术。

2.实验

2.1.催化剂制备

所使用的活性炭（AC）是中国山西西华化工有限公司的商品。将AC粉碎成直径为0.3-0.6mm的颗粒，并进行精确度为0.01％重量的接近和最终分析（表1）。通过孔体积浸渍将V2O5负载到AC上，使用含有偏钒酸铵和草酸的溶液。然后将样品在50℃下干燥12小时和110℃5小时，然后在Ar中在500℃下煅烧8小时，并在空气中在250℃下预氧化5小时。该工作中使用的催化剂含有1％重量的V2O5，称为V1 / AC。

通过浸渍也将KCl加载到V1 / AC上，然后在50℃下干燥12小时，在110℃干燥5小时。KCl负载的催化剂称为KxV1/AC，其中x表示催化剂中KCl的重量百分比。

重要的是注意到，尽管浸渍的KCl的状态可能与固体KCl微粒的状态不同;其催化剂的作用可能是相似的，因为存在从气体中吸附在催化剂上的水。水与固体KCl的相互作用可导致与浸渍中形成的KCl相似的KCl状态。

2.2 催化活性测定

在内径为15mm的固定床玻璃反应器中测量催化剂的SCR活性。NH3 / Ar，NO / Ar 和SO2 / Ar的进料速率由质量流量计控制，Ar和空气的进料速率由转子控制。通过使Ar流通过含有去离子水的加热气体洗涤瓶引入水蒸汽。总进料含有600ppm NO，600ppm NH3，3.4vol％O 2，2.6vol％水蒸汽和余量Ar。总流量始终保持在300m L / min，对应于5400h -1的空速。反应温度在100和250℃之间变化。进样口和出口的NO和O2浓度反应器在线通过气体气体分析仪（KM9006 Quintox，Kane International Limited）进行在线测量。NO，X NO的转化定义为

，

C为100％，其中C in和C out为NO入口和出口浓度。

2.3 NH3的吸附和温度程序解吸（TPD）

为了比较具有或不具有KCl的V1/AC上的酸性位点的数量和强度，在与2.2相同的固定床玻璃反应器中进行NH3和TPD的吸附。将0.5g催化剂在氩气流中以100mL/min 预热至300℃ 1小时以除去水。然后将样品冷却至100℃，然后暴露于含有1500ppm NH3和余量Ar的流中。吸附后，用Ar吹扫样品30分钟以除去物理吸附的NH3，然后以100 mL/min的流速以10℃/ min的速度加热至800℃。在整个过程中，通过质谱仪（Balzers QMS422）在线监测出口气体。通过追踪m/e = 17的信号监测NH3的释放。

2.4 温度程序表面反应（TPSR）

使用TPSR研究预吸附在催化剂上的氨（2.5g，含或不含KCl）与气态NO的反应。进料气体以300米/分钟的速度流入，含有700ppm的NO，3.4％体积的O 2，2.6％体积的水蒸汽和余量的Ar。温度以5℃/ min的速度从100℃升至200℃，在200℃保持10分钟，然后再次从200℃升至300℃。通过KM9006气体分析仪同时测量出口流中NO和O2的浓度。

2.5 氮吸附和解吸

使用Micromeritics ASPA 2000在77K下测量氮吸附和解吸等温线以确定催化剂的结构性质。表面积来自BET模型，总孔体积来自接近于1的相对压力下的氮吸附量，从总表面积和孔体积假设模型计算平均孔径。

3 结果与讨论

3.1 纹理属性

据报道，[10] K/V摩尔比为0.5会对含有3wt％V2O5（对应于催化剂中的1.5wt％K）的V2O5 / TiO2引起明显的失活。因此，在该工作中，使用0.1〜2.0重量％的K负荷。具有不同KCl含量的V1/AC催化剂的结构特性如表2所示。可以看出，小于1重量％的KCl负载对V1/AC催化剂的孔结构影响不大，表面积为703± 2m2 / g，总孔体积为0.527±0.003mL / g，微孔体积为0.400±0.002m L / g。对于具有最高钾负荷（2wt％KCl）的催化剂，表面积，总孔体积和微孔体积分别降低到661 m2 / g，0.505 m L / g和0.384 mL / g，表明阻挡了一些V1 / AC的孢子。