催化裂化再生烟气铜基脱硝催化剂的抗硫性能研究

作     者：张谋发 

作者单位：北京石油化工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：李翠清;宋以常

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Cu基脱硝催化剂 CO-SCR 抗硫中毒性能 FCC再生烟气 助剂铬 

摘      要：在石油化工行业中流化催化裂化(FCC)装置是空气中氮氧化物(NO)的重要来源之一,随着国家对于环境保护问题的日益重视,对NO污染物的排放要求越来越严格。目前广泛应用的FCC再生烟气脱硝催化剂具有活性温度窗口较窄、容易中毒等缺点。研究具有更宽的活性温度窗口、良好的抗硫中毒性能的FCC再生烟气脱硝催化剂势在必行。本文旨在制备具有良好抗硫抗氧中毒性能的脱硝催化剂。采用过饱和浸渍法制备了一系列负载型铜基氧脱硝催化剂,并通过模拟FCC再生烟气对催化剂进行活性评价,采用XRD、H-TPR、BET等表征手段对催化剂的结构进行了表征分析。1、制备了CuO/AlO系列催化剂,考察了CuO负载量、焙烧温度、不同助剂(Ce、Cr、Fe、Co、Ni、Mn)对催化剂脱硝活性的影响,在此基础上进一步探索催化剂的抗硫抗氧中毒性能。研究结果显示,(1)CuO适宜的负载量为15%,催化剂前体适宜焙烧温度为700℃,最适宜的助剂是Cr且其适宜的添加比例为50%,此时催化剂CCr-50的脱硝活性最佳,在330℃时,NO转化率达到了99%;(2)催化剂CCr-50具有一定的抗硫中毒性能,当SO浓度为0.03%时,在370～700℃范围内仍保持NO转化率在90%以上;(3)CCr-50催化剂具有良好的同时抗硫抗氧中毒能力,在SO(0.01%)和O(0.04%)的气氛下,能在340～700℃区间内保持NO转化率在80%以上。2、利用CeO和ZrO对CuO/AlO催化剂载体进行改性,并在此基础上添加助剂Cr,考察CrO添加比例对催化剂脱硝活性的影响。在此基础上探索催化剂的抗硫抗氧中毒性能。研究结果表明,(1)适宜的复合载体是CeO-AlO,当CeO添加比例为50%时,催化剂的脱硝活性最佳,在343℃时NO转化率可到99%;(2)当CrO添加比例为10%时,CuO-CrO/CeO-AlO催化剂Rat-10的脱硝活性最佳,在273℃时NO转化率可达99%;(3)Rat-10催化剂具有良好的抗硫中毒性能,在SO浓度为0.05%时,在650～700℃的高温区域,NO转化率仍能达到90%以上;(4)Rat-10催化剂具有良好的抗硫抗氧中毒性能,在0.01%SO和0.04%O的气氛下,在反应温度稳定在300～350℃或者700℃时,仍能保持NO转化率在95%以上。3、制备了CuO/ZrO系列催化剂,考察了CuO负载量、焙烧温度、助剂Ce添加比例、载体改性(Ti、Si、Zn、Ti、Al)对催化剂脱硝活性的影响,在此基础上,进一步探索了催化剂的抗硫抗氧中毒性能。研究结果表明,(1)适宜的CuO负载量为5%,适宜的催化剂前体焙烧温度为700℃,CeO最适宜的添加比例为50%;(2)最适宜的复合载体是Ti O-ZrO,当Ti O添加比例为10%时,催化剂ZTi-10脱硝活性最好,在310℃时NO转化率可达99%;(3)催化剂ZTi-10抗硫中毒性能较差,同时抗硫抗氧中毒性能更差,在0.01%SO和0.04%O的气氛下,ZTi-10催化剂NO转化率最高仅为43%。