摘要
低温NH3-SCR技术是一种新兴起的烟气脱硝技术。其反应温度低，可以放置于固定源脱硫除尘装置后端，从而避免高硫高尘对催化剂的影响。由于国内通常使用湿法脱硫，脱硫后烟气中含有大量水分和少量没处理完全的硫氧化物，因此决定了抗水抗硫是考察低温NH3-SCR催化剂的重要指标。目前报道的低温NH3-SCR催化剂往往具有良好的低温活性但抗水抗硫性欠佳。基于上述现状，本课题就低温SCR催化剂的抗水抗硫性能做了以下三方面尝试: 1.通过痕迹量的SiO2沉积的方式扩大了传统Mn-Ti混合氧化物催化剂的孔道，但是不改变催化剂化学性质，例如酸性、氧化还原性、元素价态。孔道扩大后的催化剂体现出良好的低温抗水性。通过相应表征，得到了催化剂抗水性与催化剂孔大小的关系。由于毛细作用，水优先凝聚在孔道较小的催化剂内，导致催化剂失活。因此大孔道的催化剂具有较好的抗水性能。此发现为后续设计抗水性NH3-SCR催化剂提供了新思路。 2.由于Mn基催化剂极易硫中毒，拟尝试制备一种对硫惰性的非Mn基低温NH3-SCR催化剂。纳米氧化铬催化剂以MOFs材料MIL-101为前驱体，通过惰性气氛保护下的热分解方式制备。纳米氧化铬催化剂具有良好的低温NH3-SCR活性和优异的抗硫再生能力。一系列表征结果表明，由尺寸效应带来的高活性表面晶格氧能将NO氧化为NO2，使催化剂表面NH3-SCR反应按“fast NH3-SCR反应”进行，增强低温活性。而氧化铬稳定的Cr-O键使硫酸化反应难以发生，因此纳米氧化铬催化剂只会以硫酸氢铵沉积的方式中毒。由于硫酸氢铵能以热分解方式除去，因此纳米氧化铬催化剂具有良好的再生性能。 3.系统研究了Mn氧化物在SO2、H2O、NH3、O2存在条件下的中毒机制。结果表明，无水条件下Mn氧化物中毒情况与文献报道相同，硫酸锰的生成和硫酸氢铵的沉积共同导致了NH3-SCR催化剂的失活。而当大量水存在的情况下，催化剂中毒完全源于硫酸氢铵的沉积，并没有硫酸锰生成。基于以上结论，设计并制备了以Mn2O3为脱硫装置的组合式NH3-SCR催化剂。在抗硫性测试中，组合式NH3-SCR催化剂表现出极佳的抗硫性能。
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