学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

选择性催化还原法降低船舶柴油机氮氧化物排放的实验研究

作　者: 邓志鹏
导　师: 李坚
学　校: 北京工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 选择性催化还原法 Pt/γ -Al2O3 V2O5-MoO3/TiO2催化剂抗硫性能
分类号: X736.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着船舶运输业的发展，对于船舶柴油机氮氧化物的控制要求趋于严格。选择性催化还原技术（SCR）具有高效的去除效率，是未来控制船舶柴油机氮氧化物排放的关键技术。本文旨在实验室原有的研究基础上，开发出联合NO催化氧化的船舶SCR技术，以期控制船舶柴油机氮氧化物的排放。本文选取了-Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、TiO₂和Ce_0.4Zr_0.6O₂五种不同载体的贵金属Pt催化氧化NO催化剂，实验选取-Al₂O₃为最优催化剂载体，在最优载体的基础上确定最佳的Pt的负载量为1.0%，并得到了实验采用的NO催化氧化催化剂为1.0wt%Pt/-Al₂O₃。同时考察反应温度、空速、O₂含量、SO₂和NO浓度等反应条件对其催化活性的影响，确定催化剂最佳的运行条件。在实验室原有研究基础上制备了V₂O₅/TiO₂催化剂，并考察V₂O₅的负载量对于催化剂活性的影响。实验结果显示，当V₂O₅的负载量在0.5-5.0%的变化范围内，随着V的提高，催化剂的脱硝活性和SO₂的氧化率均呈上升的趋势。反应温度在180-300℃，V₂O₅的负载量为4.0wt%的催化剂保持较好的脱硝性能的同时，具备较好的抗硫性能，SO₂转化率低于1.0%。确定了V₂O₅的最佳负载量为4.0wt%。并考察了氨氮比、O₂含量、空速以及温度等实验条件对V-Ti基催化剂的影响，确定了所研制船舶SCR催化剂的最适宜的运行条件。在确定NO催化氧化催化剂和船舶SCR催化剂的基础上，研究不同氮氧化物浓度及氧含量的条件下，联合NO催化氧化船舶SCR技术的效果。所采用的氮氧化物浓度为400mg/m³、950mg/m³和1350mg/m³。氧浓度为10%、13%和16%三个梯度。结果显示，联合技术的效果要优于单独SCR技术。为了考察船舶SCR催化剂的抗硫性能，实验制备了蜂窝状的船舶SCR催化剂。在3000mg/m³的SO₂的条件下，一个月的周期内，催化剂依然保持95%以上的稳定效率。催化剂上SO₂的转化率也稳定的控制在1%以下，催化剂的抗硫性能良好，适合于工程实际应用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 船舶运输业的发展  11
    1.1.2 船舶氮氧化物的产生及危害  11-13
    1.1.3 船舶氮氧化物的控制标准的出台  13-14
  1.2 目前船舶氮氧化物控制技术综述  14-19
    1.2.1 提高燃油品质  14
    1.2.2 机内控制技术  14-15
    1.2.3 机外控制技术  15-19
  1.3 船舶 SCR 技术的研究进展  19-21
    1.3.1 船舶 SCR 脱硝催化剂的种类  19-20
    1.3.2 船舶 SCR 催化剂的研究现状  20-21
  1.4 本课题的研究主要内容及实际应用意义  21
    1.4.1 本课题的主要研究内容  21
    1.4.2 本课题的前景及发展方向  21
  1.5 本章小结  21-23
第2章实验研究内容及方案  23-31
  2.1 实验所需催化剂的制备  23-25
    2.1.1 制备催化剂的药品  23-24
    2.1.2 实验主要仪器  24
    2.1.3 催化剂的制备方法  24-25
  2.2 催化剂活性平台及表征  25-27
    2.2.1 贵金属 Pt 催化剂的活性评价  25-26
    2.2.2 V-Mo-Ti 船舶 SCR 催化剂活性评价平台  26-27
  2.3 催化剂的表征  27-28
    2.3.1 BET 法测比表面积  28
    2.3.2 X 射线衍射(X-ray diffraction，XRD)分析  28
  2.4 催化剂成型的应用  28-29
    2.4.1 催化剂成型设备  28
    2.4.2 催化剂成型具体流程  28-29
  2.5 本章小结  29-31
第3章贵金属 Pt 催化剂催化氧化 NO 的实验研究  31-43
  3.1 不同载体的贵金属 Pt 催化剂催化氧化 NO 的实验研究  31-33
    3.1.1 不同载体贵金属 Pt 催化剂的制备  31-32
    3.1.2 不同载体的贵金属 Pt 催化剂的活性测试  32-33
  3.2 Pt/γ-Al_2O_3催化剂催化氧化 NO 的实验研究  33-36
    3.2.1 Pt 的负载量对催化剂活性的影响  33-35
    3.2.2 不同 Pt 负载量的γ-Al_2O_3催化剂的 XRD 表征  35
    3.2.3 不同 Pt 负载量的γ-Al_2O_3催化剂的 BET 比表面积分析  35-36
  3.3 SO_2的存在对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂活性的影响  36-37
  3.4 反应条件对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂活性的影响  37-40
    3.4.1 反应温度对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂上 NO 氧化反应活性的影响  37
    3.4.2 氧含量对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂上 NO 氧化反应活性的影响  37-38
    3.4.3 NO 浓度对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂上 NO 氧化反应活性的影响  38-39
    3.4.4 空速对 1wt%Pt/γ-Al_2O_3催化剂上 NO 氧化反应活性的影响  39-40
  3.5 本章小结  40-43
第4章 V_2O_5负载对钒钛系催化剂活性的影响  43-55
  4.1 不同 V 负载量的催化剂的制备  43-44
  4.2 催化剂脱硝活性评价和 SO_2转化率测试  44-46
  4.3 催化剂的表征  46-48
  4.4 实验条件对催化剂活性的影响  48-52
    4.4.1 氧含量对催化剂活性的影响  49-50
    4.4.2 温度对催化剂活性的影响  50
    4.4.3 空速对催化剂活性的影响  50-51
    4.4.4 氨氮比对催化剂活性的影响  51-52
  4.5 本章小结  52-55
第5章联合 NO 氧化的船舶 SCR 技术研究  55-63
  5.1 不同氮氧化物浓度下联合 NO 氧化的船舶 SCR 技术研究  56-57
    5.1.1 未加 NO 氧化时氮氧化物浓度对催化剂脱硝活性的影响  56
    5.1.2 加 NO 氧化时氮氧化物浓度对催化剂脱硝活性的影响  56-57
  5.2 不同氧含量的条件下联合 NO 氧化的船舶 SCR 技术研究  57-59
    5.2.1 未加 NO 氧化时不同氧含量对催化剂脱硝活性的影响  58
    5.2.2 加 NO 氧化时不同氧含量对催化剂脱硝活性的影响  58-59
  5.3 加设 NO 催化氧化装置前后的船舶 SCR 催化剂的抗硫性能  59-61
    5.3.1 未加 NO 氧化时催化剂的抗硫性能  60
    5.3.2 加 NO 氧化时催化剂的抗硫性能  60-61
  5.4 本章小结  61-63
第6章船舶 SCR 催化剂的抗硫性实验  63-69
  6.1 蜂窝状船舶 SCR 催化剂的制备  63-64
  6.2 蜂窝状船舶 SCR 催化剂的实验平台  64-66
  6.3 蜂窝状船舶 SCR 催化剂的脱硝活性性能及抗硫性能  66-67
    6.3.1 蜂窝状船舶 SCR 催化剂的脱硝性能  66-67
    6.3.2 蜂窝状船舶 SCR 催化剂的 SO_2的转化率  67
  6.4 本章小结  67-69
结论及展望  69-71
  1 实验结论  69
  2 实验展望  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  75-77
致谢  77

选择性催化还原法降低船舶柴油机氮氧化物排放的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文