课题基金基金详情
基于酸性与氧化还原性能判据的脱硝催化剂抗中毒原理及配方研究
结题报告
批准号:
51506015
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
杜学森
依托单位:
学科分类:
E0604.燃烧学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
牛俊天、祁文杰、汤吉昀、龙芸、张鹏
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中文摘要
中毒是造成SCR脱硝催化剂失活的主要原因之一,燃煤烟气中的碱金属及砷等组分的沉积会造成催化剂活性快速下降,研究催化剂在不同组分作用下的中毒机理并开发有效的抗中毒配方对SCR脱硝装置的运行至关重要。申请人的前期研究结果显示催化剂中毒与表面酸性和氧化还原性能的变化有关,本项目拟进一步结合分子模拟与实验表征,研究燃烧烟气中不同组分及不同存在形式对催化剂的中毒影响,得到一种基于量子化学计算的判断不同组分中毒强度的统一方法;同时,针对系列金属氧化物,实现分子模拟结果对催化剂关键特性(酸性、氧化性和被还原后重氧化性能)的准确预测,研究一种基于密度泛函原理计算的SCR脱硝催化组分功能化(惰性组分/载体、助催化组分、活性组分)划分方法,为催化剂的组分设计提供理论支撑。随后,结合催化剂中毒机理及催化组分筛选方法,针对酸性与氧化还原性能进行协调调控,研究一种催化剂在不同烟气组分条件下的抗中毒配方设计方法。
英文摘要
Poisoning is a major reason for deactivation of SCR catalyst. Various substances in flue gas can cause significant drop of the NOx conversion rate. Exploring the posioning profiles of catalyst by various components and developing effective poisoning-resistant catalyst are crucial for efficient removal of NOx in power plants. The previous research of the applicant shows that poisoning of catalyst is related to the change of acidity and redox properties. In this program, we intend to extend the study for catalyst poisoning under various substances. A systematic method to evaluate the poisoning strength of various components based on acidity and redox ability will be studied. Meanwhile, DFT calculations will be performed to study the acidity and redox ability of the catalyst. The theoretical results will be compared with experimental parameters. A theoretical method based on DFT calculations will be studied to evaluate the role of a metal oxide. After that, we will combined the above two theories and study a common approach to design poisoning-resistant catalyst under various conditions.
氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,其排放造成的酸雨、雾霾等二次污染使我国面临严重的环境污染。以NH3为还原剂的选择性催化剂还原(SCR)脱硝技术是目前烟气NOx脱除技术中最为成熟、高效的技术。中毒是造成SCR脱硝催化剂失活的主要原因之一,燃煤烟气中的碱金属及砷等组分的沉积和硫化物等会造成催化剂活性快速下降,研究催化剂在不同组分作用下的中毒机理并开发有效的抗中毒配方对SCR脱硝装置的运行至关重要。申请人的前期研究结果显示催化剂中毒与表面酸性和氧化还原性能的变化有关,本项目结合分子模拟与实验表征,研究了燃烧烟气中不同组分及不同存在形式对催化剂的中毒影响,得到一种基于量子化学计算的判断不同组分中毒强度的统一方法;同时,针对系列金属氧化物,实现分子模拟结果对催化剂关键特性(酸性、氧化性和被还原后重氧化性能)的准确预测,得到一种基于密度泛函原理计算的SCR脱硝催化组分功能化划分方法,为催化剂的组分设计提供理论支撑。随后,结合催化剂中毒机理及催化组分筛选方法,针对酸性与氧化还原性能进行协调调控,获得了一种催化剂在不同烟气组分条件下的抗中毒配方设计方法。另外,针对催化剂易受砷影响发生中毒的现象,研究了砷在锅炉不同阶段的存在形式,发现在SCR反应器区域砷以As4O6的形式存在,同时研究了固体吸附剂分子筛内砷的吸附和扩散规律,得到了砷吸附剂的优化方法。目前,催化剂表面NH4HSO4的沉积及活性组分硫酸化造成的活性下降是低温含硫烟气脱硝面临的主要问题,通过反应气氛(NO2比例)调节,实现NH4HSO4的快速分解并提升催化剂在低温含硫条件下的脱硝能力。此外,利用分子模拟手段确定Cu-SAPO-34新型分子筛催化剂内活性位点,研究SO2对不同形态和存在位点的Cu物种的中毒影响,得到SCR反应与硫中毒机理。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Different copper species as active sites for NH3-SCR reaction over Cu-SAPO-34 catalyst and reaction pathways: A periodic DFT study
不同铜物种作为 Cu-SAPO-34 催化剂上 NH3-SCR 反应的活性位点和反应途径:定期 DFT 研究
DOI:10.1016/j.micromeso.2018.01.034
发表时间:2018-08
期刊:Microporous and Mesoporous Materials
影响因子:5.2
作者:Guangpeng Yang;Jingyu Ran;Xuesen Du;Xiangmin Wang;Yanrong Chen;Li Zhang
通讯作者:Li Zhang
The different poisoning behaviors of various alkali metal containing compounds on SCR catalyst
各种含碱金属化合物对SCR催化剂的不同中毒行为
DOI:10.1016/j.apsusc.2016.09.036
发表时间:2017-01-15
期刊:APPLIED SURFACE SCIENCE
影响因子:6.7
作者:Du, Xuesen;Yang, Guangpeng;Zhang, Li
通讯作者:Zhang, Li
DOI:--
发表时间:2016
期刊:工程热物理学报
影响因子:--
作者:耿豪杰;杜学森;张力;冉景煜;闫云飞;杨仲卿
通讯作者:杨仲卿
Simultaneous Fast Decomposition of NH4HSO4 and Efficient NOx Removal by NO2 Addition: An Option for NOx Removal in H2O/SO2-Contained Flue Gas at a Low Temperature
同时快速分解 NH4HSO4 并通过添加 NO2 高效去除 NOx:低温去除含 H2O/SO2 烟气中 NOx 的一种选择
DOI:10.1021/acs.energyfuels.8b01455
发表时间:2018
期刊:Energy & Fuels
影响因子:5.3
作者:Wang Xiangmin;Du Xuesen;Zhang Li;Yang Guangpeng;Chen Yanrong;Ran Jingyu
通讯作者:Ran Jingyu
DOI:10.1016/j.apcata.2018.04.025
发表时间:2018-06
期刊:Applied Catalysis A-General
影响因子:5.5
作者:Wang Xiangmin;Du Xuesen;Zhang Li;Chen Yanrong;Yang Guangpeng;Ran Jingyu
通讯作者:Ran Jingyu
基于烟气预调质的增强型SCR脱硝反应机制及催化剂研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    杜学森
  • 依托单位:
基于低温等离子体催化技术的WGS反应高效制氢方法研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    杜学森
  • 依托单位:
国内基金
海外基金