科研思路与方法

资源化/无害化
State Key Laboratory of Coal Conversion
山西煤化所进展
• CuO/Al2O3基催化剂（400C） • V2O5/AC基催化剂（150C） • 催化剂再生技术及硫资源化 • 中试验证、工业示范
ICC-CAS
State Key Laboratory of Coal Conversion
温度
V/AC 76 76 78 86 90 90 Fe/AC 56 58 68 83 91 95
空速
催 化 剂
• •
Mn/AC 37 38
前C人r/尚AC未进2行3 研究23 V/WCAoC/A/A好CC的内18在原因17
45 62
研重32究？55要结理论束6392进展
84 96 78 91
时间
35
假说 硫铵盐积累 生成速率 反应速率
的差异
500
验证？
NO conversion (%)
State Key Laboratory of Coal Conversion
ICC-CAS
V2O5/AC催化剂上硫铵盐的行为 – H2O的影响
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (h)
Time (h)
提出发设现想：、<假35说对0揭C示，内分SO在析2不规、毒律验化、证催新化知剂识内，产在反生规而而律促言揭进示N（O破脱案除）
现象的发现仅仅是研究的开始！ 如作案现场证据收集
基根于据已已有有知知识识解催释化剂对毒物通的过消实除验（证假明说已）有知识？
ICC-CAS
干法催化一体化脱硫、脱硝、脱汞工艺过程
脱除
烟气 (SO2 , NOX、Hg)
NH3
催
化
剂
脱硫、脱硝
&
吸
附
剂
净化后烟气
再生
还原剂
再生＋硫资源化 含硫产物
周期循环操作模式或双移动床操作模式
State Key Laboratory of Coal Conversion
同时脱硫脱硝的特征化学问题
NO CNOo cnonvceentrrastiiono(a.n,u.)a.u.
17wt%
13wt% 9wt% 7wt% 5wt% 3wt% 1wt%
II
I
0
100
200
300
400
温度Tem，peorCature (oC)
• 低V确实有利于硫铵盐反应 • 证实了前面，但为什么？ • 无V不行，V多也不行
77
指导4技4 术发展
.
Ag/AC
70
.
Ni/AC
65
Mo/AC
30
V/AC催化剂最佳
State Key Laboratory of Coal Conversion
V2O5/AC：SO2的作用
0wt%
1wt%
3wt%
5wt%
7wt%
9wt% 13wt% 17wt%
100
80
100
1wt%V2O5
80
ICC-CAS
对催化剂的基本要求 ① 吸SO2量大；② 脱SO2脱NOX速率快
SO2 + NH3 + O2 + 金属
硫酸盐
硫酸盐：影响脱硫脱硝活性的重要物质
State Key Laboratory of Coal Conversion
炭基（AC）催化剂筛选－常规研究
ICC-CAS
NO转化率(%)
Catalyst 100oC 120oC 150oC 180oC 200oC 250oC
反应机理 与
规律揭示
实验
结果 意义
条件变化
条件变化
条件优化 产品分析 指导生产
基于已有 知识的分析 相同知识的积累
围绕问题 特别设计
新数据 新知识 科技发展
适应 对象
企业技术
研究生？
研究生
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化学反应研究方式分析
ICC-CAS
燃煤污染物的集成脱除
ICC-CAS
• 燃煤：主要的能源、主要的污染源 • 部分锅炉有烟气脱硫（湿法） • 所有锅炉没有烟气脱硝 • 国家发改委：
未来10年，我国脱硫装置投运和建设 3000亿元
• 发展方向：单一污染物脱除 一体化脱除
煤
De-NOX DDee--NSOX2、SDOeX-、HgHg、DVeO-VCOs等C De- ？
化学反应研究 如侦探破案 看不到反应、传递 黑盒子 只有反应后的数据 作案后留下的现场 已有知识是辅助或出发点 通常作案规律仅是破案出发点
抽提特点、提出假说 实验验证
内在现象和规律的揭示、新知识产生 破案
The State Key Laboratory of Coal Conversion
State Key Laboratory of Coal Conversion
ICC-CAS
AC对NH4HSO4的分解 假说的判定
SO2 concentration (ppm)
担载的NH4HSO4的分解
Pure NH4HSO4
800
5wt%
5wt%V2O5/AC
V2O5/TiO2
600 V2O5
60
60
ICC-CAS
250 oC 220 oC 200 oC 180 oC
NO conversion (%)
NO conversion (%)
40
40 Without SO2
With 400ppm SO2
150 oC
20
20
200C
Without SO 2
wk.baidu.com
With 400ppm SO 2
0
0
0
2
4
0 29 85 143 200 256 312 368 425
Temperature (C)
• 硫铵盐积累：可能的失活原因
• V2O5/AC催化硫铵盐分解 × • V2O5/AC催化硫铵盐与NO的反应
State Key Laboratory of Coal Conversion
ICC-CAS
V2O5/AC: 担载的NH4HSO4与NO的反应
科学研究的思路与方法
－以烟气同时脱硫脱硝研究为例
刘振宇 中国科学院山西煤炭化学研究所
煤转化国家重点实验室
The State Key Laboratory of Coal Conversion
“科学”和“技术”研究方式的对比
ICC-CAS
方式
技术研究
？？
科学研究
目的
制备条件 及
产品优化
反应现象 与
产物分析
400
AC
200
担载的NH4HSO4与NO的反应
1200
1000
Inlet NO 5wt% V2O5/TiO2
800
6 0 0 significant NO consumption
400
5wt% V2O5/AC
200
0 0 100 200 300 400 500 600 700
TTemempepraetruaretu(roeC)(C)