脫硝鈦白制備技術(shù)探討
氮氧化物是我國污染物減排目標(biāo)中新增的重要指標(biāo)之一，降低氮氧化物排放的主要手段是脫硝催化劑。目前，選擇性催化還原（ivecatalytic reduction,SCR）方法中最常用的是催化劑為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列。脫硝TiO2作為主要載體，TiO2的微觀表面缺陷結(jié)構(gòu)、摻雜的催化活性物質(zhì)、雜質(zhì)含量等對催化效果起著至關(guān)重要的作用。
1脫硝鈦白粉制備原理
偏鈦酸在200℃開始脫結(jié)構(gòu)水，300℃左右達(dá)到快速脫水的效果。溫度低的時候，偏鈦酸中單個顆粒之間通過氫鍵相互作用相互交聯(lián)團(tuán)聚在一起。溫度升高，偏鈦酸顆粒逐漸長大并聚結(jié)形成長橢圓形顆粒，具有銳鈦型結(jié)構(gòu)的脫硝二氧化鈦。溫度超過300℃，長橢圓形顆粒相互燒結(jié)逐漸形成約50nm聚集二次顆粒。如果加入造孔劑，得到具有5-10nm孔的約50nm顆粒。造孔劑（碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、氨水、有機(jī)表面活性劑等）不同孔大小不同，導(dǎo)致比表面積不同，顆粒的表面缺陷也不同，脫硝催化活性也不同。在偏鈦酸中加入不同比例不同配伍的仲鎢酸、白炭黑、鋇鹽等做的特殊硝催化活性不同的鈦白粉。
溫度超過600℃，TiO2孔逐漸塌陷，隨著溫度升高孔也逐漸變小直至消失，同時比表面積逐漸減小。但是溫度超過500℃，鈦白粉中的硫酸根開始分解，溫度越高鈦白粉中硫含量越低。900℃開始晶型轉(zhuǎn)化，由銳鈦型轉(zhuǎn)化成金紅石型，1200℃晶型轉(zhuǎn)化完全。
對于脫硝鈦白粉中重要的一個指標(biāo)是硫的含量要低于1%，脫硝催化劑中硫含量高會導(dǎo)致催化劑中毒，但脫硝鈦白粉指標(biāo)中還要求有一定的硫含量，脫硝鈦白粉中如果有少量的硫，在做成催化劑時相當(dāng)于形成了“硫抗體”，對脫硝氣體中的硫氧化物有一定的抵抗能力，降低因硫氧化物導(dǎo)致的催化劑中毒。
2脫硝鈦白粉的種類及主要性能指標(biāo)
3脫硝鈦白粉特點(diǎn)
脫硝鈦白粉特點(diǎn)主要總結(jié)為：比表面積可控，催化活性高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐硫好，使用壽命長。不同種類脫硝鈦白可以根據(jù)客戶的要求定制。
4影響脫硝催化劑的因素
4.1 活性溫度
催化劑的活性溫度范圍是最重要的指標(biāo)。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的反應(yīng)活性。如V2O5-WO3/TiO2催化劑，反應(yīng)溫度多在280~420℃之間。溫度過低，反應(yīng)速度慢，甚至生成不利于NOx降解的副反應(yīng)；溫度過高，則會出現(xiàn)催化劑活性微晶高溫?zé)Y(jié)的現(xiàn)象。
4.2 化學(xué)成分含量
指活性組分及載體,如V2O5-WO3/TiO2催化劑中各成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這其中關(guān)鍵為起催化作用的量,助催化與載體的配比量也同樣重要。根據(jù)不同用戶的情況,含量會有所不同。一般情況下,V2O5占1%~5%,WO3占5%~10%,TiO2占其余絕大部分比例。
4.3 脫硝效率
指進(jìn)入反應(yīng)器前、后煙氣中NOx的質(zhì)量濃度差除以反應(yīng)器進(jìn)口前的NOx濃度(濃度均換算到同一氧量下),直接反映了催化劑對NOx的脫除效率。一般情況下,脫硝工程會設(shè)計初期脫硝率和遠(yuǎn)期脫硝率,通過初置和預(yù)留若干催化劑層,今后逐層添加來滿足未來可能日益嚴(yán)格的排放要求。
4.4 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率
指煙氣中SO2轉(zhuǎn)化成SO3的比例。SO2/SO3轉(zhuǎn)化率越高,催化劑活性越好,所需要催化劑量越少,但轉(zhuǎn)化率過高會導(dǎo)致空預(yù)器堵灰及后續(xù)設(shè)備腐蝕,而且會造成催化劑中毒。因此,一般要求SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。在釩鈦催化劑中加入鎢、鉬等成分,可有效地抑制SO2轉(zhuǎn)化成SO3。
4.5 NH3逃逸率
催化劑反應(yīng)器出口煙氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)，它反映了未參加反應(yīng)的NH3。如果該值高，一是會增加生產(chǎn)成本,造成NH3的二次污染;二是NH3與煙氣中的SO3反應(yīng)生成NH4HSO4和(NH4)2SO4等物質(zhì)，會腐蝕下游設(shè)備，并增大系統(tǒng)阻力。
5結(jié)語
SCR選擇性還原法是當(dāng)前國內(nèi)外最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硝技術(shù)，TiO2作為SCR脫硝催化劑的關(guān)鍵材料，對催化劑的性能覺有決定影響。日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題亟待我們?nèi)ソ鉀Q，這就要求我們在技術(shù)上，特別是關(guān)鍵材料的研發(fā)上有新的突破。我國脫硝TiO2技術(shù)無論在研發(fā)還是生產(chǎn)上和國外產(chǎn)品都還存在較大差距，為了實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排的要求，需要加大投入、提高技術(shù)，生產(chǎn)出滿足工業(yè)需求的高性能SCR脫硝催化劑用TiO2。
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