板式V2O5/TiO2基脱硝催化剂的制备及性能研究

燃煤排放的NOx（硝）是大气主要污染物之一，我国虽已开始限制硝排放，但尚无成熟的烟气脱硝技术。鉴于引进技术成本高、制约因素多，解决我国燃煤NOx污染必须发展自主产权的烟气脱硝技术。.V2O5/TiO2基催化剂是国外经过工业验证的催化剂，短期内实现烟气脱硝技术国产化仍需走钒钛技术路线，开发具有自主产权的、适于工业应用的V2O5/TiO2脱硝催化剂是该路线的核心。本项目针对燃煤烟气量大、粉尘多、压强低的特点，并结合文献调研，提出以不锈钢板为基体的板式结构化V2O5/TiO2催化剂的研发，通过考察不锈钢板预处理方式和TiO2涂敷方法与涂层厚度和强度的关系、不锈钢板对催化剂性质和脱硝行为的影响，为高强度、高活性催化剂的制备提供理论依据；通过研究SO2、碱性微尘和汞等对该催化剂脱硝行为的影响本质，为失活催化剂再生方法的选择提供科学支持，实现该催化剂从初步探索到工业应用的重要跨越。

煤炭是我国主要一次能源，75%左右用于燃烧发电和供热，由此排放的粉尘、SO2和NOX（硝）成为我国大气污染的最大源头。我国现已基本解决粉尘和SO2污染，NOX污染形势严峻，“十二五”将加强其排放控制。. 目前用于烟气脱硝的主流技术是NH3选择性催化还原（SCR）NO，商用催化剂以蜂窝V2O5/TiO2为主。由于蜂窝体挤出困难、成品率低、抗尘能力差，国外近年来开发了板式V2O5/TiO2基催化剂，但技术保密，相关报道较少。鉴于板式催化剂成型简单，更适合我国烟气含尘量高的特点，本项目提出板式V2O5/TiO2催化剂的制备理论研究，力争原料和制备技术国产化；同时针对催化剂应用可能面临的问题，提出SO2、碱性粉尘和汞对脱硝活性的影响规律及本质研究。.项目针对V2O5 /TiO2基催化剂的配方和制备工艺进行了大量探索性研究，获得了高活性、高强度板式催化剂的成型技术和自制催化剂的适宜操作范围；认识了钛钨粉制备条件对催化剂性能的影响规律；揭示了碱金属中毒催化剂的方式和本质。主要结论如下： .（1）铁素体430钢是较好的板式催化剂基体，PVC粘结剂在提高泥料粘结性和催化剂强度方面均优于HPMC和CMC粘结剂；制备工艺中影响板式催化剂耐磨性能的关键因素是泥料中的水量和焙烧升温速率（焙烧升温速率越低，催化剂强度越高）。.（2）揭示了TiO2粒度对催化剂结构和各成分价态的影响，发现催化剂的活性与TiO2粉体的孔结构性质关系不大，主要与因表面积不同造成的V和W形态不同有关。TiO2粉粒度小，则V4+多、W以WO3存在，催化剂脱硝率高、SO2氧化率低，由此推断V4+对脱硝的催化作用显著于V5+..（3）发现碱金属溶液浸渍中毒、KCl固体扩散中毒和KCl升华中毒对催化剂活性的影响程度依次为升华 >> 扩散 > 浸渍，升华中毒远超过工业应用中催化剂的失活程度；碱金属中毒的本质是碱金属与钒或碱金属促进钒与载体的相互作用，导致催化剂的NH3氧化性增强造成的。.（4）发现偏钨酸铵溶液与钛粉是否预先制得钛钨粉体不影响钒和钨的形态，也不影响催化剂的活性，与普遍认为的需事先制备钛钨粉的经验结论所有不同。发现钛钨粉制备方式影响催化剂的耐磨性，粉体制备中的干燥和焙烧均会导致载体颗粒变大、进而导致催化剂的中大孔较多、耐磨性差。