選擇性催化還原煙氣脱硝催化劑及其應用

氮氧化物(NOx)會引起霧霾、光化學煙霧、臭氧層空洞等環境問題，其有效治理事關國計民生。選擇性催化還原(SCR)是最有效的煙氣NOx控制技術，其核心是SCR脱硝催化劑。《選擇性催化還原煙氣脱硝催化劑及其應用》系統地介紹了SCR脱硝催化劑理論基礎、平板式SCR脱硝催化劑的製備與檢測、SCR脱硝工程技術、SCR脱硝催化劑的失活與回收利用、SCR脱硝催化劑的壽命預測與脱硝系統管理及SCR脱硝催化劑的性能改進等方面內容。

序

前言

第1章 釩鈦體系SCR脱硝催化劑理論基礎 1

1.1 SCR脱硝催化劑的基本組成 1

1.2 SCR脱硝催化劑的微觀結構特性 5

1.2.1比表面積 5

1.2.2 孔結構與晶粒大小 6

1.2.3 釩的存在形式及表面價態 9

1.2.4 氧的吸附形態 9

1.2.5 鎢(鉬)的賦存形態 10

1.3 SCR脱硝反應機理 10

1.4 SCR脱硝催化劑的構效關係 14

1.4.1 催化劑組分負載量對構效關係的影響 14

1.4.2 催化劑活性組分負載順序對構效關係的影響 16

1.4.3 催化劑製備中釩的助溶劑種類對構效關係的影響 20

1.4.4 催化劑製備中偏釩酸銨溶液的pH對構效關係的影響 23

1.5 釩鈦體系SCR脱硝催化劑的協同催化作用 24

1.5.1 SCR脱硝催化劑對Hg0的催化氧化 25

1.5.2 SCR脱硝催化劑對SO2的催化氧化 37

參考文獻 45

第2章 平板式SCR脱硝催化劑的製備 51

2.1 SCR脱硝催化劑成型助劑 51

2.1.1 黏結劑 52

2.1.2 潤滑劑 53

2.1.3 結構助劑 54

2.2 平板式SCR脱硝催化劑成型技術 57

2.2.1 混煉 58

2.2.2 練泥 58

2.2.3 輥壓塗覆 58

2.2.4 壓褶 58

2.2.5 焙燒 58

2.2.6 裝箱 59

2.3 平板式SCR脱硝催化劑成型設備 61

2.3.1 混煉機 61

2.3.2 不鏽鋼網板清洗裝置 63

2.3.3 真空練泥機 64

2.3.4 輥壓機 66

2.3.5 乾燥爐 67

2.3.6 隨動剪 68

2.3.7 壓型機 69

2.3.8 裝箱機械手 71

2.3.9 焙燒爐 71

參考文獻 74

第3章 平板式SCR脱硝催化劑的檢測 76

3.1 平板式SCR脱硝催化劑外觀及幾何特性測定 76

3.1.1 外觀 76

3.1.2 幾何特性 77

3.2 平板式SCR脱硝催化劑理化性能測定 79

3.2.1 比表面積 80

3.2.2 孔容 83

3.2.3 化學成分 85

3.2.4 耐磨強度 88

3.2.5 黏附強度 90

3.3 平板式SCR脱硝催化劑反應性能的測定 92

3.3.1 國家標準 92

3.3.2 華電強檢標準 95

3.3.3 SO2氧化率及氨逃逸檢測方法 97

參考文獻 101

第4章 SCR脱硝工程技術 102

4.1 SCR脱硝技術基礎 102

4.1.1 燃煤電站SCR脱硝技術的應用及發展現狀 102

4.1.2 SCR脱硝技術原理及影響因素 108

4.1.3 SCR脱硝技術的工藝流程及主要設備 111

4.2 尿素制氨技術 114

4.2.1 尿素的理化性質及工業生產 115

4.2.2 尿素熱解制氨技術 116

4.2.3 尿素水解制氨技術 120

4.3 SO3測控技術 125

4.3.1 SO3檢測技術 125

4.3.2 SO3控制技術 131

4.4 SCR脱硝系統的規範與流場模擬技術 139

4.4.1 SCR脱硝系統的標準及規範 139

4.4.2 SCR流場模擬與優化 139

4.5 SCR煙氣脱硝系統運行與維護 140

4.5.1 SCR脱硝裝置啓動 140

4.5.2 SCR脱硝裝置停運 142

4.5.3 SCR脱硝系統維護 142

參考文獻 146

第5章 SCR脱硝催化劑的失活 150

5.1 催化劑的物理失活 151

5.1.1 催化劑的燒結失活 151

5.1.2 催化劑的堵塞失活 154

5.1.3 催化劑的磨損失活 155

5.2 催化劑的硫酸銨鹽中毒失活 157

5.2.1 硫酸銨鹽的生成機理 157

5.2.2 硫酸氫銨的理化性質 159

5.2.3 影響硫酸氫銨生成的因素 160

5.2.4 硫酸氫銨的沉積及其危害 162

5.2.5 硫酸氫銨的分解機理 165

5.2.6 SCR脱硝系統中硫酸銨鹽危害的防治措施 168

5.3 催化劑的飛灰中毒失活 172

5.3.1 鹼金屬及鹼土金屬中毒 172

5.3.2 重金屬中毒 181

5.3.3 鹵族元素中毒 202

參考文獻 204

第6章 廢棄SCR脱硝催化劑的回收及循環再利用 212

6.1 廢棄SCR脱硝催化劑回收技術概述 212

6.1.1 廢棄SCR脱硝催化劑回收利用的意義 212

6.1.2 廢棄催化劑回收利用行業的發展和現狀 213

6.1.3 廢棄SCR脱硝催化劑處置相關政策及法規 215

6.1.4 廢棄催化劑回收及循環再利用技術 216

6.2 釩元素的回收技術 218

6.2.1 釩元素的回收方法和機理 218

6.2.2 廢棄SCR脱硝催化劑中釩元素的回收 220

6.2.3 廢棄SCR脱硝催化劑中釩元素回收方案優化 224

6.3 鎢、鉬元素的回收技術 225

6.3.1 鎢、鉬元素的回收方法和機理 225

6.3.2 廢棄SCR脱硝催化劑中鎢、鉬元素的回收 227

6.3.3 廢棄SCR脱硝催化劑中鎢元素回收方案優化 231

6.4 鈦元素的回收技術 232

6.4.1 TiO2的製備與生產 232

6.4.2 廢棄SCR脱硝催化劑中鈦元素的回收 233

6.4.3 廢棄SCR脱硝催化劑中鈦元素回收方案優化 239

6.5 失活SCR脱硝催化劑的再生循環利用 239

6.5.1 鹼金屬中毒催化劑再生技術 240

6.5.2 鹼土金屬中毒催化劑再生技術 241

6.5.3 砷中毒催化劑再生技術 242

6.5.4 失活SCR脱硝催化劑再生技術優化 243

參考文獻 244

第7章 SCR脱硝催化劑的壽命預測與脱硝系統管理 249

7.1 SCR脱硝催化劑壽命預測 249

7.1.1 壽命預測模型與方法 249

7.1.2 工程實例 258

7.2 基於SCR脱硝系統的壽命預測方法 269

7.2.1 預測方法 269

7.2.2 工程實例 269

7.3 SCR脱硝系統的催化劑體積設計 273

7.3.1 預測模型 273

7.3.2 工程實例 273

7.4 SCR脱硝系統管理技術 277

7.4.1 催化劑投運前管理 278

7.4.2 催化劑運行管理 279

7.4.3 催化劑維護與檢測 280

7.4.4 催化劑更換管理 280

參考文獻 292

第8章 SCR脱硝催化劑的性能改進 296

8.1 寬温差SCR脱硝催化劑 296

8.1.1 錳基催化劑 297

8.1.2 鈰基催化劑 298

8.1.3 貴金屬催化劑 300

8.1.4 沸石分子篩型催化劑 301

8.1.5 釩基催化劑 301

8.2 高温SCR脱硝催化劑 310

8.2.1 分子篩類催化劑 311

8.2.2 金屬氧化物類催化劑 313

8.2.3 複合金屬氧化物類催化劑 314

8.3 抗砷中毒SCR脱硝催化劑 324

8.3.1 活性組分調整 325

8.3.2 抗砷中毒助劑 328

8.3.3 載體孔隙結構優化 330

8.4 聯合脱硝脱汞催化劑 332

8.5 其他SCR脱硝催化劑 334

8.5.1 抗鹼金屬中毒SCR脱硝催化劑 334

8.5.2 聯合脱硝脱二噁英催化劑 335

8.5.3 N2O協同脱除SCR脱硝催化劑 336

參考文獻 337

附表 343