平板式脫硝催化劑主要成分為不銹鋼網(wǎng)格、TiO2、V2O5和MoO3。該文主要對(duì)低溫條件下平板式脫硝催化劑制備及其性能進(jìn)行了研究與探討，主要采用BET、催化劑反應(yīng)性能試驗(yàn)裝置等進(jìn)行了表征和測(cè)試，結(jié)果表明，通過(guò)改變煅燒溫度區(qū)間的時(shí)間，改性后的平板式脫硝催化劑的性能達(dá)到了59.1m/h（365℃）和43.3 m/h（220℃），由此可以證明，該改性的方案明顯改變了V2O5的分散性，且有利于微孔的形成，大大提高了平板式催化劑的低溫下的活性。

 

1行業(yè)背景

 

煙氣脫硝行業(yè)客戶主要分為兩大類，一類是火力發(fā)電行業(yè)，另一類是非火電行業(yè)，包括鋼鐵、水泥、玻璃、石化、煤化工等行業(yè)。非火電行業(yè)（包括自備鍋爐）的氮氧化物排放控制遭遇到了極大困難，因?yàn)榉腔痣娦袠I(yè)的工業(yè)鍋爐（窯爐）設(shè)備，如工業(yè)鍋爐、玻璃陶瓷窯爐、水泥窯爐、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、焦化爐和石化系統(tǒng)裂解等設(shè)備的煙氣，以及涉及硝酸生產(chǎn)和使用的工藝過(guò)程廢氣的排放溫度大部分處于120-300℃范圍內(nèi)，而目前電力行業(yè)使用的中溫SCR脫硝催化劑的工作溫度為300-400℃。由于煙氣中SO2和SO3的存在（約1%的SO2轉(zhuǎn)化為SO3），SO3、水蒸氣和氨氣會(huì)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨的露點(diǎn)溫度為147℃，液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，在煙氣中會(huì)與飛灰粘結(jié)在一起，堵塞催化劑孔道和設(shè)備。由于催化劑內(nèi)有大小不同的空隙以及煙氣中SO3和NH3摩爾比的差異，硫酸氫銨的凝聚實(shí)際發(fā)生在一定溫度范圍之內(nèi)，一般火力發(fā)電廠要求低于300℃以下禁止噴氨，就是為了防止硫酸氫銨的生成，造成催化劑的微孔堵塞，從而使催化劑活性降低。因硫酸銨(NH4)2SO4的熔點(diǎn)是230-280℃，硫酸氫銨NH4HSO4的沸點(diǎn)是350℃，故在工程設(shè)計(jì)中需加煙氣升溫裝置（或引用高溫?zé)煔猓呋瘎┟窟\(yùn)行1-2個(gè)月必須用高溫?zé)煔猓?50℃以上）對(duì)催化劑進(jìn)行高溫沖刷，防止銨鹽的堵塞。

 

在非火電行業(yè)較難直接使用中溫SCR催化工藝對(duì)NOx排放進(jìn)行控制，選擇性非催化劑還原（SNCR）的脫硝效率低，難以滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，低溫SCR是實(shí)現(xiàn)“大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃”目標(biāo)的主要工程技術(shù)。

 

蜂窩式和平板式脫硝催化劑已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用多年，蜂窩式脫硝催化劑主要由TiO2、V2O5、WO3組成，平板式脫硝催化劑主要由不銹鋼網(wǎng)格、TiO2、V2O5、MoO3組成，蜂窩式煙氣脫硝催化劑（GB/T 31587 2015）和平板式煙氣脫硝催化劑（GB/T 31584 2015）上都規(guī)定了催化劑的性能，對(duì)比如下表1所列?？梢钥闯?，該性能是規(guī)定在380℃下的，而未對(duì)低溫下（200-300℃，甚至更低）性能進(jìn)行考慮。平板式催化劑與蜂窩式催化劑相比，由不銹鋼網(wǎng)格骨架作為支撐，抗磨損能力強(qiáng)，含鉬配方，抗中毒能力強(qiáng)，特別適用于高砷煙氣的工況條件運(yùn)行。該文主要對(duì)低溫條件下平板式脫硝催化劑制備及其性能進(jìn)行了研究與探討，主要采用BET、催化劑反應(yīng)性能試驗(yàn)裝置等進(jìn)行了表征和測(cè)試，結(jié)果表明，通過(guò)改變煅燒溫度區(qū)間的時(shí)間，改性后的平板式脫硝催化劑的性能達(dá)到了59.1m/h（365℃）和43.3 m/h（220℃），由此可以證明，該改性的方案明顯改變了V2O5的分散性，且有利于微孔的形成，大大提高了平板式催化劑的低溫下的活性。

 

 

2催化劑的制備

 

平板式催化劑的制備過(guò)程為拉伸鋼網(wǎng)-原料混合-涂覆-煅燒-裝配。通過(guò)平板式脫硝催化劑生產(chǎn)線制備催化劑，采用一定比例的偏釩酸銨、七鉬酸銨、鈦白粉等原料，混合制得催化劑膏料，膏料涂覆在催化劑單板上，制取催化劑單板，采取普通的煅燒工藝和特殊的煅燒工藝（在200-300℃之間的煅燒時(shí)間增加2倍）進(jìn)行煅燒，得到催化劑單板記為S1和S2（改變工藝）。將活性物質(zhì)從催化劑單板上輕輕刮下，進(jìn)行BET測(cè)試，并剪取一定規(guī)格的單板進(jìn)行催化劑的性能測(cè)試。

 

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 

3.1比表面積和孔容孔徑

 

微觀比表面積采用氮?dú)馕紹ET法檢測(cè)，檢測(cè)儀器為美國(guó)麥克儀器有限公司TristarⅡ 3020比表面積分析儀，樣品的微觀比表面積及孔容孔徑測(cè)試結(jié)果如下表2所示。

 

 

3.2催化劑的性能測(cè)試

催化劑活性測(cè)試在自主設(shè)計(jì)的微型反應(yīng)器中進(jìn)行測(cè)試，載氣為氮?dú)?，流量?Nm³/h，溫度為365℃，NOx濃度為400ppm，O2濃度為5%，氨氣濃度為480ppm，

 

在催化劑活性測(cè)試中，“k”值經(jīng)常被用來(lái)表達(dá)催化劑的活性。為了確定“k”值。催化劑樣品在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器中測(cè)試NOx的轉(zhuǎn)化率定義如下。

 

為確定在測(cè)試反應(yīng)器中的脫硝活性，請(qǐng)見以下計(jì)算：

 

NOx轉(zhuǎn)化率ηNOx=(c0(NOx)-c(NOx))/(c0(NOx) )×99%

 

式中：

 

ηNOx為所裝催化劑層的NOx轉(zhuǎn)化率，單位%

 

c0(NOx)為催化劑入口NOx濃度，單位ppm

 

c(NOx)為催化劑出口NOx濃度，單位ppm

 

ppm為百萬(wàn)分之一，體積分?jǐn)?shù)。

 

k(NOx)=-AV×ln(1-ηNOx/(99%))

 

式中：

 

k(NOx)為所裝催化劑層的活性常數(shù)，單位m/h

 

AV為所裝催化劑層的面積速度，單位m/h

 

 

4討論與分析

 

由圖1可知，偏釩酸銨的DSC/TG曲線可知，偏釩酸銨主要是在200-300℃之間進(jìn)行分解放熱，質(zhì)量變化達(dá)到了15.47%，300-400℃之間質(zhì)量變化為5.21%（3.38%+1.83%），400-500℃之間質(zhì)量變化為6.37%，煅燒時(shí)，將200-300℃之間的煅燒時(shí)間增加2倍有利于煅燒充分，有利于活性物質(zhì)分布，從而是催化劑活性更高。

 

由表2可知，經(jīng)過(guò)200-300℃溫度區(qū)間雙倍時(shí)間的煅燒，催化劑比表面積增加，孔容幾乎未發(fā)生變化，孔徑出現(xiàn)了降低現(xiàn)象?？梢酝茰y(cè)，經(jīng)過(guò)雙倍時(shí)間煅燒的催化劑，偏釩酸銨的分解更加緩和，同時(shí)分散更加均勻，從而造成了微觀比表面積的增加和孔徑的降低。

 

由表3可知，S2的活性明顯比S1的活性要高，是由于充分的煅燒使得更加均勻地分布在催化劑表面，且易造孔，使得催化劑表面微孔增加，有利于煙氣與催化劑的接觸，從而提高催化劑的低溫活性，在220度下催化劑活性為43.3m/h，滿足了低溫項(xiàng)目的要求。