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本文以工业硫酸锰为前驱体,通过沉淀、洗涤、挤出、煅烧步骤批量制备了高活性颗粒状低温MnOx脱硝催化剂(Φ5×30 mm),并探索其在低硫高湿烟气及含硫烟气两种烟气环境的脱硝应用。1.在天然气冷热电三联供(CCPH)的高湿低含硫烟气开展应用示范,在入口 NOx浓度850-1000 mg/m3、床层温度145-175℃、空速4405 h-1工况条件下,脱硝率达到87.88-97.47%,连续运行1180 h后脱硝效率有约3%的微弱衰减。对长周期运行后催化剂进行取样,进行XRD,BET、SEM和XPS表征及活性测试。结果表明:该催化剂在高湿烟气长时间运行中发生了一定程度的晶型转变,颗粒烧结、尺寸变大、比表面积降低及化学吸附氧减少,导致其脱硝活性降低。2.针对结构劣化导致的活性衰减,从材料合成出发,制备复合氧化物CeaMnbOx催化剂及其水热劣化、高温老化样品,并对其进行活性评价及表征。结果表明:氧化铈掺杂可一定程度上降低老化样品的活性衰减,阻止高温、高湿环境下催化剂发生晶型转变、比表面积降低及化学吸附氧减少等结构劣化,改善了催化剂结构的热稳定性与水热稳定性。因此该锰基催化剂在130-200℃低硫环境下具有良好的脱硝活性和稳定性。3.鉴于颗粒MnOx在含硫烟气中的易失活特性,固定床工艺下虽然可以通过降低空速、选择低SO2浓度烟气等工艺条件延长工作时间,却始终无法实现长周期的脱硝应用。以模拟流化床、多层床实验参数为基础,保持进料速率5 g/min、空速2125 h-1,温度160℃,考察500 ppm SO2的烟气中颗粒MnOx在四级多层流化床反应器(MSFB)的同时脱硫脱硝性能。结果表明:运行至稳定的24 h内顶层NO转化率和SO2脱除率维持95%以上,而Ⅰ-Ⅳ层的NO转化率和SO2脱除率逐层下降。各层催化剂取样表征结果表明颗粒自上而下流经反应器时其表面活性Mn物种不断被SO2消耗,生成的硫酸盐不断沉积;同时其比表面积、氧化性不断下降直至底层催化剂完全失活。而硫化失活催化剂经氨洗涤-再生,催化剂表面硫酸盐消失,新暴露的内层MnOx的氧化性、价态、脱硝活性皆恢复到新鲜催化剂的水平,因此可实现MnOx持续脱硝脱硫-水洗再生的循环利用。