紧凑V2O5WO3 /二氧化钛庞然大物船DeNox应用的催化剂

文摘

使用瓦楞纸作为衬底,小说紧凑庞然大物分配作为船舶De-NOx V2O5-WO3 /二氧化钛催化剂应用程序是由洗涂层的方法。准备的瓦楞纸催化剂表现出类似的SO2 / SO3转换没有转换但低于商业催化剂在低温下的200和250°C。

介绍

为了满足国际海事组织(IMO)的要求宣布氮氧化物第三层规定船只,NH的选择性催化还原(SCR)₃在低温度< 250°C被广泛研究各种催化剂(1- - - - - -2]。在这些催化剂中,V₂O₅我们₃/ TiO₂是最具代表性的催化剂3]。

为移动船NH₃scr系统,这是显而易见的,不仅反应还好紧凑财产像低体积密度所需的催化剂。然而,令人惊讶的是,据我们所知,大多数文献只关注催化剂反应性能,但忽视了紧凑的催化剂体系的问题。鉴于这些,这里商业应用瓦楞纸基质准备V₂O₅我们₃/ TiO₂wash-coating催化剂的方法。催化剂性能评价在200年和250°C船舶NH调查中的应用可能性₃可控硅的过程。

实验

催化剂制备

商业瓦楞纸(东莞春和纸有限公司)作为衬底图1 (a)。这个瓦楞纸有790米²/ m³雷竞技网页版接触面积/体积,这是与商业蜂窝催化剂,而体积密度是只有60%的商业蜂窝状催化剂的价值。这种材料的成分是SiO₂,艾尔。₂O₃,分别以和曹。一个包含商业我们wash-coating方法与泥浆₃tio₂和铵氧化钒采用催化剂在本研究做准备。V₂O₅加载控制在3.8 wt %。准备样品在450°C煅烧5 h。

作为一个控制样本,一个商业V₂O₅我们₃/ TiO₂蜂窝催化剂为3.8 wt % V₂O₅加载所示图1 (b)是由江苏龙源催化剂有限公司。

催化剂表征

元素组成是由AES-ICP Thermo-Electron 3580型仪器。力量的XRD记录D8先进25衍射仪。SEM图像被范广达200。XPS分析MultiLab能谱2000进行了x射线光电子能谱仪在300 W Mg-Kα辐射。

催化剂反应活性

催化剂在固定床反应器进行了评估。57.6毫升准备瓦楞纸催化剂或商业蜂窝催化剂被加载到一个反应堆O.D.60.5毫米和52.9毫米身份证。没有转换和催化剂性能进行了评价₂/所以₃转换。De-NOx活动测试中,刺激气体180 ppm NH组成₃7%,180 ppm不,O₂,10% H₂O, N₂平衡是应用于SV 28125 h¹。所以的₂/所以₃氧化试验,500 ppm₂,4%的人啊₂,10% H₂O, N₂平衡气体应用SV 7734 h¹。

速率常数K_没有这里使用比较准备瓦楞纸催化剂和商用蜂窝催化剂(4]:

美联社是接触面积/体积,η是转换,雷竞技网页版SV空速。

结果与讨论

新鲜催化剂的表征

准备的催化剂图2 (a)显示出类似的x射线衍射模式的商业我们₃tio₂粉图2 (b)V,而可以忽略不计₂O₅峰能被检测出来。这暗示钒氧化物分散。我们的₃煅烧后折射峰只是显示商业我们₃tio₂粉末在1100°C将锐钛矿TiO₂以金红石TiO₂在图2 (c)。

XPS结果图3进一步解释了锐钛矿TiO的存在₂和我们₃在制备催化剂。45% V的存在^{5 +}第五,45%^{4 +}和10% V^{3 +}也被发现。根据你et al。5),V的存在^{3 +}和V^{5 +}在XPS最有可能形成聚合物种,而V^{4 +}可能会导致孤立和聚合表面钒物种。由于晶格氧的原子的高负债,聚合物钒物种被报道是10倍比单体的活性物种在低温度200 - 250°C。V州/ De-NOx活动的影响在低温度下将详细讨论在我们的其他研究。

涂膜厚度的影响

涂层催化剂层厚度的影响在De-NOx活动调查图4。在200年和250°C, De-NOx活动显著增加催化剂层厚度增加到0.2毫米。持续增加的催化剂层厚度从0.2到0.4毫米,微不足道的改善De-NOx活动证明。这表明De -氮氧化物反应是限制到一个狭窄的表层。杨等人报道,在一个蜂窝庞然大物支持洗涂层SCR催化剂,活性增加,增加涂层厚度和达到0.11毫米厚度可比100%的活跃components-molded催化剂(6]。

反应性比较准备的催化剂和商业催化剂

图5显示性能比较结果的K_没有所以₂/所以₃转换在瓦楞纸涂层催化剂(催化剂层厚度0.2×2毫米)和商业挤压蜂窝催化剂(催化剂层厚度0.8毫米)。准备的瓦楞纸催化剂表现出类似但低所以没有转换₂/所以₃转换比商业催化剂。众所周知,,减少不主要取决于外部几何表面积,因此很少受催化剂层厚度的变化的影响。但是,这样的转换₂所以₃发生在整个催化体积可以减少,从而减少活跃相层的厚度(7]。然而,我们必须注意,V₂O₅——我们₃/ TiO₂催化剂是虚弱的₂在200年和250°C的温度范围。和进一步的研究,以改善其抵抗₂正在进展中通过修改与钼催化剂。

结论

紧凑的De-NOx催化剂船总是被许多研究者所忽视,一种新型催化剂V₂O₅我们₃/ TiO₂根据瓦楞纸支持较低的体积密度,但良好的反应性,提出了本研究。随着涂层催化剂层直到0.2毫米,De-NOx活动明显增加。与商业挤压蜂窝催化剂和催化剂层厚度0.8毫米,准备的催化剂在这项研究中以0.2×2毫米催化剂层厚度表现出更好的性能在K_没有所以₂/所以₃转换。

引用

1. (镇坪朱、刘,刘Shoujun Hongxian妞妞,胡锦涛Tiandon与NH3减少et al。没有一个激活carbon-supported氧化铜催化剂在低温下。:Catal B2000; 26:25-35。
2. Gongshin气,拉尔夫·t·杨。性能和动力学研究低温SCR与NH3 / MnO没有x-CeO2催化剂。J Catal 2003; 217:434 - 441。
3. Junhua梁Chen Li Maofa通用电气。促销的效果Ce-doped V2O5-WO3 /二氧化钛的选择性催化还原钒载荷较低x氨。J C phy化学2009;113:21177 - 21184。
4. https://www.nmri.go.jp/power-sys/center/niki/paper/Full_Paper_No_228_M_1.pdf
5. Seunghee梦想,Soyeon桢,Heui金姆。影响钒氧化态的前体溶液inV2O5 /二氧化钛催化剂低温氨选择性催化还原。今天Catal 2014;232:185 - 191。
6. 胡安·杨Hongtao马,山本哟,剑,广闻,et al . SCR催化剂涂层在低成本的庞然大物对工业炉窑烟气脱硝的支持。化学Eng J2013; 230:513 - 521。
7. 恩里科纺织服装,亚历山德拉伯莱塔,艾哈迈德·s·埃尔Pio Forzatti,斯特凡诺Malloggi, et al . scr庞然大物反应堆的一个完整的模型分析,没有进行交互x减少和二氧化硫氧化反应。化学Eng Sci 1994; 49:4277 - 4287。