稀土氧化物上SO-%2c2-与NO的同步催化还原.pdfVIP

稀土氧化物上S02和N0的同步催化还原’ 王磊 马建新” (华东理工大学催化研究所，上海200237) 长期以来人们对以CO还原S02和以CO还原NO分别进行了大量的探索和研究。 催化剂曾进行过研究，阻后报少有这方面的报道。最近马建新等人‘z’发现．喃土钙铁矿型 氧化物经硫化预处理后，对CO同步还原SO：和NO具有很好的催化活性，在600C的反应 温度下，SO：和NO的转化率都达96％以上，同时也发现．单一的稀土氧化物如氧化钢，经 同样的活化处理后，对SO：和NO的同步还原也有较好的催化性能。本文在此基础上进一步 研究稀土系列氧化物催化CO同步还原SO。和NO的反应，比较了不同催化剂的脱硫脱氮活 性；考察了温度对脱硫脱氮效率的影响； 研究了NO的存在对脱碱反应的影响．井在此基 础上讨论了脱硫脱氨的反应机理，为以后的进一步研究提供理论依据。f 1．实验方法 1．1催化剂制备实验中共研究了11种稀土氧化物．所有样品在反应前已进行了硫化预处 理，详见参考文献(3)。 1 Cm， 2催化剂活性评价催化反应器采用石英材质制造的连续流动固定床反应器(直径=2 高=50cⅢ)。催化剂床层温度控制在1℃以内。催化剂用量为0．59。反应气体体积含量为 m1／min(空速为21600ml／h．g)。 1％S02．0．2％N0，2．2％GO，其余为N2。气体流量为180 出口气体经冷阱冷凝收集硫磺产品后，用非色散红外分析仪(CFA-321A。Horiba)在线分析 SO：和N0，再平行连接两台102G色谱分析仪(上海分析仪器厂)分别分析CO(色谱柱：5A QS)。 分子筛)以及c02，H2S，COS和S02(色谱拄：Porapak 2．结果与讨论 2．1 不同稀土氧化物的催化活性比较 圈I稀土氧化物脱硫脱氰活性比较A．脱礴活性 B．脱氯活性 0Ce o嘲一Sm+H0●Er ▲La×Pr 图1A和图lB比较了不同稀土氧化物的脱硫和脱氨活性．由图1可以看出，镧、错、 钕和钐氧化物是很好的脱硫脱氮催化剂， 600℃so：和NO转化率在帅％以上．最大可达 99．5％。且脱硫活性与脱氮活性大小有很好的对应关系，I{p_-者同步．钬、铒和铈氧化物活 ·国塞自然科学基盘赉助项目(犏号 “通信联系人：马建新．Tel：(021jxma@publicJta-helen 973 性稍差，但NO的还原活性比SO：还原活性高，以氧化铈最为明显，脱氮活性甚至超过了氧 化镧和氧化镨。反应过程中氧化铽和氧化镝没有活性。实验还发现NO存在下的脱硫活性与 soz单独被CO还原时的结果是一致的‘“．这说明NO的存在不影响SO。与CO反应行为。 22s02对N0还原的影响 上述结果表明NO的存在不改变SO。与CO 间的作用本质。但是， SO。又将如何影响NO与 CO之间的反应呢?为此用脱硫脱氮活性均最高 的氧化钐进行了探讨，结果示于图2中。 由图2可见．当不存在SO，时，虽然在反应 初期NO的转化率比较高，但活性不断下降，当 反应进行至220分钟时，己完全停止。这可能是 因为在关闭SO，的初期，催化剂中的部分活泼S 原子与CO反应生成COS，使反应得以继续。但 随晶格硫的消耗，反应过程的COS越来越少， 图2活化氧化钐上NO与CO的反应 反应活性越来越低．直至反应完全停止。这一结 果说明COS可能同时又是还原NO的中间物。 由于生成中间物COS的s原子必须通过SO。的还原来补充．所以要维持NO的还原活 性，必须以SO：为共反应物。换言之，在so：和NO共存的系统中，随反应的进行，催化剂 应该维持其氧硫化物的活性相，通过反应前后的XRD分析．确实证明了这种高活性相的稳 定存在。 2 3关于反应机理 在以上的讨论中，我们已经看到在同步催化还原过程中，SO：和CO