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第十届全国环境催化与环境材料学术会议

时间:2016-11-10

第十届全国环境催化与环境材料学术会议于2016年11月4-7日在美丽的杭州召开。会议展示了我国环境催化领域取得的最新进展和成就,分析了环境催化所面临的机遇、挑战以及未来的发展方向,促进了同行专家和产、学、研单位之间的互相交流与深入讨论,并进一步推进了我国环境催化科学与技术的发展和成果推广。

能源环境催化北京市重点实验室的张润铎教授应本次会议组委会邀请作题为《分子筛基催化剂脱除含氮废气的科学与工程探索》的邀请报告。

报告内容简介:

 

分子筛基催化剂脱除含氮废气的科学与工程探索

张润铎*, 史东军,徐瑞年,李沛欣,刘宁

北京化工大学,化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029

*zhangrd@mail.buct.edu.cn电话:010-64412054

当前空气质量日益恶化、雾霾天气频现,造成这一问题的重要原因之一是系列含氮工业废气的恣意排放。这些废气主要包含氮氧化物和含氰废气,其中氮氧化物可分为来至于己二酸厂排放的N2O和工业炉窑产生的NOx(NO、NO2),而含氰废气是在丙烯腈的生产过程产生,涉及氢氰酸(HCN)、乙腈(CH3CN)和丙烯腈(C2H3CN)等。目前,解决此类污染物最有效的途径是催化治理技术,分子筛具有比表面积高、孔道规则有序、活性离子改性容易、热稳定性好、工业应用经验丰富等特点,在环境保护领域发挥着重要作用。基于本课题组最新的研究成果,着眼于阐述催化材料的特色制备、环境催化机理的谱学研究和分子模拟、催化反应工程基础等,实现含氮废气的高效、高N2选择性定向无害转化,达到国家排放标准。体现以下主要内容:

1. 作为国家863项目“石化行业典型含氰废气净化技术与示范”的牵头单位,研制了多效分子筛基催化剂,可将剧毒CN-高选择性地氧化为N2,并攻克多孔分子筛整体式结构化的工程难题;针对中石油吉林石化公司10.6万吨/年丙烯腈装置含氰尾气的治理,完成整套净化系统的工艺包设计,建立了10万立方米/小时含丙烯腈、丙烯、丙烷等有机废气催化燃烧净化的工程示范,并成功开车及稳定运行。相关成果的推广,全国每年将节省排污费约10亿元。

2. 传统的己二酸生产过程会产生大量的温室气体N2O,将其直接催化分解为N2和O2,是最经济、有效的净化手段。将原位红外谱学与量化分子模拟相结合,明确催化剂结构与反应性能间的内在关联,实现活性中心结构的设计。针对河南平煤集团26万吨/年己二酸生产装置16000 立方米/小时尾气中N2O的净化,完成分子筛催化剂的颗粒状成型及开放错流式结构化组装,并投入工业应用,减排N2O达2万吨/年。

3. 氮氧化物(NOx)已成为当前城市主要的大气污染物之一,可形成酸雨、光化学烟雾和雾霾,开发具有宽泛的高活性温度窗口的脱硝催化体系,显得非常重要。采用具有CHA结构的SSZ-13超微孔分子筛,经铜离子交换制备脱硝催化剂,获得了优异的低温活性(T=150℃、NOx转化率>98%)、超宽的操作温度窗口(150-450℃)、较好的水热稳定性。

参考文献

[1] R. Zhang, N. Liu, Z. Lei, B. Chen*, Chem. Rev. 2016, 116: 3658-3721.

[2] R. Zhang* et al., J. Catal., 2012, 294: 99-112; 2012, 295:45-58; 2010, 272: 210-219.

[3] R. Zhang* et al., Environ. Sci. Technol, 2014, 45: 13909-13916; 2012, 46: 11280-11288.

[4] R. Zhang* et al.,Appl. Catal. B., 2014, 146:79-93; 2014, 146: 94-104.

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