НЕФТЕХИМИЯ, 2023, том 63, № 1, с. 80-87

УДК 544.478.1

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ V₂O₅/Al₂O₃-КАТАЛИЗАТОРЫ

СЕЛЕКТИВНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ NO_x С ПОНИЖЕННЫМ

СОДЕРЖАНИЕМ ВАНАДИЯ: I. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

¹Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, 119991 Россия

^*Е-mail: st@ioc.ac.ru

Поступила в редакцию 14 декабря 2022 г.

После доработки 28 декабря 2022 г.

Принята к публикации 25 января 2023 г.

Изучена возможность промотирования катализаторов V₂O₅/Al₂O₃ процесса селективного каталити-

ческого восстановления оксидов азота аммиаком (NH₃-селективное каталитические восстановление,

NH₃-СКВ). Установлено, что активность катализаторов с низким содержанием V₂O₅ (2-4 мас. %) может

быть значительно (в 3-4 раза) повышена путем их промотирования оксидом вольфрама. Показано, что

промотированный V-W/Al₂O₃-катализатор, содержащий 4 мас. % V₂O₅ обеспечивает эффективность

удаления NO_x более 90% в температурном диапазоне 360-500°С при объемной скорости более 100000 ч^-1.

Ключевые слова: защита окружающей среды, ванадийнанесенные катализаторы, оксиды азота, СКВ.

DOI: 10.31857/S0028242123010070, EDN: UKIEWE

Сокращения и обозначения:

котором оксиды азота восстанавливаются NH₃ до

СКВ - селективное каталитическое восстанов-

молекулярного азота и H₂O (уравнения (1)-(3)):

ление;

4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O,

(1)

РФА - рентгенофазовый анализ;

NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O,

(2)

ОКР - область когерентного рассеяния.

6NO₂+ 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O.

(3)

На сегодняшний день, техногенные выбросы

Наибольшее распространение для удаления ок-

оксидов азота (NO_x), представляют одну из наибо-

сидов азота в области температур 290-450°С полу-

лее серьезных экологических угроз, вызванную их

чили ванадиевые катализаторы на основе оксидных

негативным влиянием как на окружающую среду,

так и на организм человека. Основные источники

носителей [1], благодаря их высокой активности,

стабильности [2] и устойчивости к действию SO₂[3].

NO_x - автомобильный транспорт, тепловые элек-

тростанции, установки химической и нефтепере-

В настоящее время в промышленности широ-

рабатывающей промышленности. Так, например,

ко используются высокоактивные каталитические

значительное количество NO_x образуется на уста-

системы V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂[4, 5] с содержа-

новках каталитического крекинга при регенерации

нием ванадия 3-5 мас. % (США, Япония, страны

дезактивированных катализаторов. Этот факт обу-

ЕС, Россия, Китай) или менее активные, но более

славливает большой интерес к разработке новых и

дешевые катализаторы V₂O₅/Al₂O₃ с высоким (10-

совершенствованию использующихся катализато-

15 мас. %) содержанием ванадия (Россия, страны

ров нейтрализации NO_x.

СНГ, Китай).

Основной технологией удаления промышлен-

Один из главных недостатков катализаторов

ных выбросов NO_x является селективное катали-

V₂O₅/Al₂O₃ - летучесть оксидов ванадия и их

тическое восстановление (СКВ) аммиаком, при

токсичность [6-7]. В случае использования ката-

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ V

O₅/Al₂O₃-КАТАЛИЗАТОРЫ... : I.

лизаторов V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂ с небольшим

стабилизировать частицы V₂O₅ и повысить количе-

содержанием V₂O₅ (2-5 мас. %) выбросы вана-

ство кислотных центров при использовании TiO₂

дия в атмосферу не превышают установленных

в качестве носителя. К сожалению, результаты де-

норм

[8-10]. Однако для непромотированных

тального исследования влияния добавки вольфра-

V₂O₅/Al₂O₃-каталитических систем эмиссия вана-

ма к ванадиевым катализаторам на основе Al₂O₃

дия значительно выше вследствие его более вы-

на настоящий момент в открытых литературных

сокого содержания. К сожалению, на территории

источниках отсутствуют.

СНГ в данный момент полный переход на катали-

Цель работы - изучение возможности промоти-

заторы V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂невозможен, в связи

рования катализаторов V₂O₅/Al₂O₃ оксидом воль-

с их более высокой себестоимостью, отсутствием

фрама WO₃ в реакции СКВ-NO_x с целью снижения

производства TiO₂ с достаточно высокой удель-

содержания ванадия без потери каталитической ак-

ной поверхностью (70-120 м²/г) и значительными

тивности.

торгово-экономическими ограничениями с рядом

стран-производителей TiO₂.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Решением проблемы эмиссии соединений ва-

надия может стать промотирование V₂O₅/Al₂O₃-

катализаторов для снижения содержания ванадия с

Приготовление катализаторов

сохранением активности в области рабочих темпе-

Катализаторы готовили методом пропитки по

ратур или увеличения активности в низкотемпера-

влагоемкости. В качестве носителя использова-

турной области. Так в работах [11-13] в качестве

ли оксид алюминия («Нижегородские сорбенты»,

промоторов V₂O₅/Al₂O₃ предлагалось использовать

Россия, S_БЭТ = 190 м²/г), предварительно прокален-

лантаноиды (La, Ce, Sm) в количестве 10 мас. %;

ный в токе воздуха при 550°С. Для пропитки но-

показано, что добавление Ce значительно увеличи-

сителя брали раствор оксалата ванадила, получен-

вает активность ванадиевых образцов, содержащих

ный при взаимодействии метаванадата аммония

1-5 мас. % V₂O₅, за счет увеличения количества

(NH₄VO₃, >99%, Aldrich) с щавелевой кислотой

кислотных центров на поверхности катализатора.

(С₂H₂O₄, безводная, Fluka). В качестве прекурсора

Использование в качестве промотирующей до-

вольфрама использовали метавольфрамат аммония

бавки MoO₃ также приводит к росту активности

((NH₄)₆W₁₂O₃₉·xH₂O, Aldrich). При приготовлении

V₂O₅/Al₂O₃-катализаторов в температурном интер-

VW-катализаторов рассчитанное количество ис-

вале 300-400°С [14]. Так, введение 6 мас. % MoO₃

ходных солей растворяли в необходимом объеме

в катализатор 9%V₂O₅/Al₂O₃ приводит к повыше-

воды и использовали этот раствор для совместной

нию конверсии NO_x с 75 до 95%, а в случае образ-

пропитки. После нанесения активного компонен-

цов 12%V₂O₅/Al₂O₃ активность возрастает с 85 до

та образцы сушили при комнатной температуре в

100%.

течение суток, а затем прокаливали в токе воздуха

Ванг и др. [15] предложили также использовать

(300 мл/мин) в течение 3 ч при 500°С. После прока-

биметаллический катализатор (22%Cu-2.2%V) для

ливания катализаторы растирали, прессовали, дро-

увеличения активности СКВ NO_x в области низ-

били и отбирали фракцию 0.2-0.4 мм. Содержание

ких температур. Этот катализатор позволил в кон-

V₂O₅ в приготовленных образцах составляло 2, 4, 8

версии оксидов азота добиться значений 85-90%

и 15 мас. %, WO₃ - 2, 4, 8, 12 и 18 мас. %.

при 150-200°С. Однако, такие высокие значения

конверсии авторами получены только при низкой

объемной скорости (3600 ч^-1), что не позволяет

Методики проведения каталитических

рассматривать данную каталитическую систему

и физико-химических исследований

как перспективную для использования в промыш-

Рентгенофазовый анализ. Фазовый состав

ленной очистке газов от NO_x.

синтезированных

катализаторов

исследова-

Перспективными промоторами могут также

ли методом РФА. Дифрактограммы катализа-

служить соединения вольфрама, так как известно

торов и исходных носителей получены на диф-

[4], что WO₃ в количестве 6-10 мас. % позволяет

рактометре ДРОН-4 (НПП

«Буревестник»,

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

БОКАРЕВ и др.

Оценка каталитической активности. Катали-

тическую активность носителя (Al₂O₃) и катализа-

торов V₂O₅(WO₃)/Al₂O₃ исследовали на установке

проточного типа, оснащенной трубчатым квар-

цевым реактором (внутренний диаметр - 3 мм) с

неподвижным слоем катализатора (0.04 г; фракция

0.2-0.4 мм).

Состав газовой смеси 500 ppm NO, 600 ppm

NH₃, 5%О₂, 5%H₂O, баланс N₂; общий поток га-

зовой смеси составлял 300 мл/мин. Объемная ско-

рость GHSV - 270000 ч^-1; для отдельных экспери-

ментов по изучению влияния объемной скорости

на конверсию оксидов азота GHSV варьировали

;

Рис. 1. РФА-спектры: 1 - Al₂O₃; 2 - 15%V₂O₅/Al₂O₃

от 108000 до 270000 ч^-1. В качестве источника мо-

3 - 15%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃.

нооксида азота (NO) использовали смесь 0.507%

NO/N₂ («Линде Газ Рус», Россия), источник ам-

Россия) с использованием излучения СuK_α

миака - смесь 0.500% NH₃/N₂ («Линде Газ Рус»,

(Ni-фильтр, длина волны λ = 1.54059 нм). Съемку

Россия). Тесты осуществляли при атмосферном

вели в диапазоне углов 15°-75° (2θ) с шагом 0.02°

давлении в режиме снижения температуры от

(2θ) и выдержкой в точке 3 с.

500 до 100°С, со скоростью 2°С/мин. Для опреде-

Средний размер кристаллитов V₂O₅ рассчиты-

ления концентрации NO, NO₂, N₂O и NH₃ исполь-

вали по формуле Шеррера:

зовали Фурье-ИК-спектрометр Gasmet DX4000

(«Temet Instruments Oy», Финляндия).

где 0.9 - коэффициент формы (константа Шеррера),

Активность катализаторов оценивали по значе-

ниям конверсии Х(NO_x), рассчитанным по формуле:

λ - длина волны рентгеновского излучения, β - ши-

рина дифракционного рефлекса на полувысоте, θ -

угол диффракции.

где [NO_x]_вх и [NO_x]_вых — концентрации оксидов

Температурно-программируемая

десорбция

азота на входе и выходе из реактора соответственно.

аммиака. Температурно-программируемую десор-

бцию (ТПД-NH₃) проводили на установке проточ-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ного типа. Навеску катализатора (100 мг) пред-

варительно нагревали в в токе азота при 500°C в

Физико-химическое исследование образцов

течение 1 ч, далее охлаждали до 100°C и насыщали

аммиаком 1 ч. После насыщения образец продува-

Рентгенофазовый анализ. Для определения

ли азотом (200 мл/мин) в течение часа для удаления

фазового состава образцы исследованы методом

физически адсорбированного NH₃. ТПД проводили

РФА. На дифрактограммах (рис. 1) наблюдают-

при температуре от 100 до 600°C со скоростью на-

ся широкие пики около 37, 46 и 67^o, характерные

грева 5°C/мин в токе азота с расходом 200 мл/мин.

для высокодисперсной фазы γ-Al₂O₃ (PDF-ICDD

Количество десорбированного NH₃ в ходе опыта

10-0425). Для V-содержащих образцов, за исклю-

регистрировали с помощью Фурье-ИК-спектро-

чением 15%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃, отсутствуют ха-

метра Gasmet DX4000 («Temet Instruments Oy»,

рактеристические пики V₂O₅(PDF-ICDD 60767),

Финляндия).

что может указывать на хорошую дисперсность

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ V

O₅/Al₂O₃-КАТАЛИЗАТОРЫ... : I.

Таблица 1. Кислотные свойства катализаторов по данным ТПД-NH₃

Пик 1

Пик 2

Пик 3

Сумма адсорбированного

Образец

, мкмоль NH₃/г_кат

Т_макс, °C

C₁

Т_макс, °C

C₂

Т_макс, °C

Al₂O₃

198.3

164

44.4

217

86.2

279

67.6

2%V₂O₅/Al₂O₃

164.1

159

23.3

205

37.6

285

103.2

4%V₂O₅/Al₂O₃

188.3

167

33.1

219

53.9

307

101.3

8%V₂O₅/Al₂O₃

214.4

171

36.2

216

71.0

294

107.2

15%V₂O₅/Al₂O₃

262.6

165

50.4

198

67.0

248

145.2

8%WO₃/Al₂O₃

191.1

165

32.3

215

53.1

298

105.7

2%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃

201.1

169

38.6

220

63.2

307

99.4

4%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃

213.5

169

40.8

216

70.0

296

102.7

8%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃

233.2

168

45.9

208

74.8

266

112.4

15%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃

257.6

165

51.5

193

65.2

236

140.9

Примечание: C₁, C₂ и C₃ - концентрация слабых, средних и сильных кислотных центров, соответственно, в мкмоль NH₃/г_кат.

оксида ванадия или на то, что он имеет аморфную

Температурно-программируемая

десорбция

структуру.

аммиака (ТПД-NH₃). Наличие кислотных центров

Для образца 15%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃ наблюда-

на поверхности катализаторов (кислотность) игра-

ется слабый сигнал в области 26^о, обусловленный

ет ключевую роль в селективном каталитическом

фазой V₂O₅ с размерами частиц, оцененными по

восстановлении оксидов азота аммиаком. Полу-

формуле Шеррера, менее 5 нм. Это хорошо согла-

ченные десорбционные кривые для исследуемых

суется с результатами ряда исследований [14, 16], в

каталитических систем на основе Al₂O₃ являются

которых показано, что носители, в том числе и ок-

результатом наложения трех пиков, характеризую-

сид алюминия, могут препятствовать образованию

щих десорбцию аммиака в интервале температур

кристаллического V₂O₅.

100-500°С и соответствующих слабым, средним и

сильным кислотным центрам [17] (табл. 1).

Анализ полученных данных (рис. 2) показыва-

ет, что увеличение содержания ванадия в образцах

V₂O₅/Al₂O₃ приводит к увеличению кислотности,

выраженному в увеличении количества десорби-

рованного аммиака - от 164.1 до 262.6 мкмоль NH₃/г_кат

для образцов, содержащих 2 и 15 мас. % V₂O₅,

соответственно.

Для образцов, содержащих 8 мас. % WO₃ эта

зависимость сохраняется, однако кислотность у

них выше, чем для непромотированных образцов

V₂O₅/Al₂O₃ практически во всем исследуемом ди-

апазоне концентраций. Стоит отметить, что увели-

чение кислотности наиболее выражено для катали-

заторов с низким (2-4 мас. %) содержанием V₂O₅.

Рис. 2. Зависимость количества десорбированного NH₃

С увеличением содержания ванадия, положитель-

от содержания V₂O₅: 1 - для V₂O₅/Al₂O₃; 2 - для

ный эффект от введения WO₃ снижается. Так, вве-

V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃.

дение 8 мас. % WO₃ повышает кислотность на 22%

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

БОКАРЕВ и др.

Рис. 3. Температурная зависимость конверсии NO_x от содержания ванадия в процессе СКВ оксидов азота: а - для

V₂O₅/Al₂O₃; б - для V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃. Содержание V: 1 - 2%V₂O₅; 2 - 4%V₂O₅; 3- 8%V₂O₅; 4 -15%V₂O₅.

для образца содержащего 2 мас. % V₂O₅, на 13% -

ся снижение конверсии NO_x с 82 до 64% (рис. 3а),

для образца 4 мас. % V₂O₅ и на 9% - для образца с

что свидетельствует об увеличивающимся вкладе

8 мас. % V₂O₅. Для образца 15 мас. % V₂O₅ введение

реакции окисления аммиака с образованием окси-

WO₃ приводит к незначительному снижению об-

дов азота (реакции (4), (5)) [1]:

щей кислотности - с 262.6 до 257.6 мкмоль NH₃/г_кат,

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O,

(4)

соответственно.

2NH₃ + 2O₂ → N₂O + 3H₂O.

(5)

Влияние WO₃-промотирования на активность

Для изучения влияния вольфрама на активность

V₂O₅/Al₂O₃ в процессе СКВ оксидов азота

V₂O₅/Al₂O₃ была выбрана концентрация 8 мас. %

Температурные зависимости конверсии NO_x от

WO₃, так как ранее было отмечено, что его добавка

содержания ванадия в процессе СКВ оксидов азота

в качестве промотирующего агента для катализато-

приведены на рис. 3a, б.

ров на основе TiO₂ составляет 6-10% [5].

Следует отметить, что во всем исследуемом ин-

Образец 8%WO₃/Al₂O₃ так же, как и сам но-

тервале температур активность Al₂O₃ в процессе

ситель не активен в процессе СКВ оксидов азота.

СКВ оксидов азота не превышала 5%. Введение

Увеличение содержания ванадия в образцах

V₂O₅ в количестве 2 и 4 мас. % приводит к незначи-

V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃ приводит к росту максималь-

тельному увеличению конверсии NO_x до 10 и 25%

ного значения конверсии, как и в случае не промо-

соответственно при 500°С. Дальнейшее повыше-

тированных вольфрамом образцов (рис. 3б). Стоит

ние концентрации V₂O₅ до 8 мас. % сопровождает-

отметить, что снижение конверсии в области вы-

ся резким ростом конверсии оксидов азота, которая

соких температур (450-500°С) за счет протека-

достигает максимального значения 66% при 500°С

ния реакции окисления аммиака (уравнения (4),

(рис. 3а).

(5)) наблюдается уже для образца, содержащего

Для образца 15%V₂O₅/Al₂O₃ максимальное зна-

8 мас. % V₂O₅.

чение конверсии возрастает до 82% в области более

В связи с тем, что рабочая температура ката-

низких температур (350-450°С) по сравнению с ка-

лизаторов процесса СКВ-NO_x на промышленных

тализаторами, содержащими меньшее количество

предприятиях, в зависимости от состава отходящих

активного компонента. Однако при дальнейшем

газов, достигает 320-455°С [18, 19], то в качестве

увеличении температуры до 450-500°С наблюдает-

сравнительной характеристики была выбрана кон-

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ V

O₅/Al₂O₃-КАТАЛИЗАТОРЫ... : I.

Рис. 4. Зависимость конверсии NO_x в процессе

СКВ оксидов азота при 400°C от содержания V₂O₅:

Рис. 5. Зависимость конверсии NO_x при 400°С от содер-

1 - для V₂O₅/Al₂O₃ (красная кривая); 2 - для

жания WO₃ для 4%V₂O₅-(WO₃)/Al₂O₃ в процессе СКВ

V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃.

оксидов азота.

версия NO_x при температуре 400°С. Сопоставление

тивность этого катализатора. Зависимость кон-

значений конверсии оксидов азота для V-содержа-

версии NO_x в процессе СКВ оксидов азота при

щих образцов без WО₃ и с добавлением 8 мас. %

400°С от содержания WO₃ для катализаторов

при

400°С (рис.

4) показывает, что введение

4%V₂O₅-WO₃/Al₂O₃ представлена на рис. 5.

вольфрама значительно увеличивает активность

Без

добавления

вольфрама

образец

V₂O₅/Al₂O₃ практически во всем диапазоне кон-

4%V₂O₅/Al₂O₃ обладает низкой активностью в ис-

центраций. Это объясняется увеличением количе-

следуемом процессе, конверсия NO_x при 400°С со-

ства кислотных центров на поверхности катализа-

ставляет 14%. Введение 2 мас. % WO₃ приводит к

тора [5].

повышению активности образца; при этом значе-

При этом наибольший рост активности наблю-

ние конверсии возрастает до 22%. Дальнейшее по-

дается для образцов с содержанием 2-4 мас. %

этапное увеличение содержания вольфрама до 18%

V₂O₅, что хорошо коррелирует с данными ТПД-NH₃

приводит к росту конверсии NO_x до 67%.

(рис. 2). Так, для образца, содержащего 2%V₂O₅,

Следует отметить, что скорость роста значений

значение конверсии при 400°С возрастает в 4 раза

конверсии при увеличении концентрации WO₃ бо-

(с 4.5 до 18.5%), для образца 4%V₂O₅ - в 3.8 раза

лее 8 мас. % заметно снижается, что, по-видимому,

(с 14 до 54%), для образца 8%V₂O₅ - в 1.2 раза

связано с образованием большего числа изолиро-

(с 61 до 76%) (рис. 4). Эффект промотирования для

ванных от ванадия частиц WO₃, которые сами по

образца, содержащего 15%V₂O₅, выражен слабо,

себе обладают низкой активностью в процессе

увеличение значения конверсии составило менее 4%.

СКВ оксидов азота.

Зависимость активности катализатора

4%V₂O₅(WO₃)/Al₂O₃ от содержания вольфрама

Влияние объемной скорости на активность

в процессе СКВ оксидов азота

4%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃

в процессе СКВ оксидов азота

Поскольку наиболее выраженный эффект

от

промотирования

наблюдается

для

Промотирование вольфрамом позволяет сни-

4%V₂O₅-8%WO₃/Al₂O₃, нами было рассмотре-

зить концентрацию ванадия в катализаторе

но влияние количества добавляемого WO₃ на ак-

V₂O₅/Al₂O₃примерно в 3 раза с 10-15 до 4 мас. %;

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

БОКАРЕВ и др.

ние концентрации ванадия, за счет его промоти-

рования вольфрамом, позволяет снизить выбросы

V₂O₅ в атмосферу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в работе данные убедительно сви-

детельствуют о том, что активность катализато-

ров V₂O₅/Al₂O₃ в реакции СКВ-NH₃ может быть

существенно увеличена путем их промотирова-

ния WO₃. Наиболее выраженный эффект наблю-

дается для образцов с низким содержанием V₂O₅

(2-4 мас. %), активность которых может быть уве-

личена в 3-4 раза. Для катализаторов с более вы-

соким содержанием V₂O₅ эффект промотирования

Рис. 6. Температурная зависимость конверсии NO_x

выражен в меньшей степени. Полученные данные

при различных объемных скоростях подачи сырья для

указывают на возможность создания высокоэффек-

катализатора 4%V₂O₅-18%WO₃/Al₂O₃ в процессе

СКВ оксидов азота: 1 - 108000 ч^-1; 2 - 135000 ч^-1;

тивного ванадиевого катализатора, нанесенного

3 - 180000 ч^-1; 4 - 270000 ч^-1.

на Al₂O₃, с низким содержанием ванадия. Уста-

новлено, что катализатор 4%V₂O₅-18%WO₃/Al₂O₃

обеспечивает эффективность удаления NO_x более

90% в температурном диапазоне 360-500°С при

однако степень очистки (67%) в исследуемых усло-

объемной скорости 108000 ч^-1.

виях для промышленного процесса недостаточна.

Стоит учитывать, что при проведении исследова-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

ний, объемная скорость подачи сырья (270000 ч^-1)

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

была значительно выше, чем на производстве. Так,

тересов, требующего раскрытия в данной статье.

в промышленности при очистке отходящих газов от

NO_xобъемная скорость составляет 2000-5000 ч^-1

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

для катализаторов, нанесенных на монолитные

Бокарев Дмитрий Алексеевич, науч. сотр.,

блоки [19-22], что с учетом объемной плотности

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9453-3323

самого катализатора 150-250 г/л (в пересчете на по-

Баева Галина Николаевна, науч. сотр., ORCID:

рошкообразный) колеблется от 10000 до 30000 ч^-1.

https://orcid.org/0000-0001-7841-835X

Вследствие этого были проведены исследования

активности катализатора 4%V₂O₅-18%WO₃/Al₂O₃

Казаков Александр Вениаминович, науч. сотр.,

при различных объемных скоростях (рис. 6).

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2405-5404

Показано, что постепенное снижение объемной

Мытарева Алина Игоревна, науч. сотр., ORCID:

скорости с 270000 до 108000 ч^-1 приводит к росту

https://orcid.org/0000-0002-9012-4546

значений конверсии NO_x во всем исследованном

Стахеев Александр Юрьевич, гл. науч. сотр.,

температурном интервале. Так, при 180000 ч^-1 мак-

проф., ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7405-

симальная конверсия составляет 80-82%, а при

9601

снижении объемной скорости до 135000 ч^-1 наблю-

дается увеличение значений конверсии до 85-89%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

При 108000 ч^-1конверсия NO_x превышает 90% в

1. Lietti L., Nova I., Forzatti P. Selective catalytic reduction

температурном интервале 360-500°С.

(SCR) of NO by NH₃ over TiO₂-supported V₂O₅-WO₃

Таким образом, полученные данные показыва-

and V₂O₅-MoO₃ catalysts // Top. Catal. 2000. V. 11.

ют, что предложенный катализатор позволяет уда-

P. 111-122. https://doi.org/10.1023/A:1027217612947

лять оксиды азота с достаточной эффективностью

2. Sobalik Z., Markvart M., Lapina O.B. Long-term stabili-

даже при высоких объемных скоростях, а сниже-

ty of the V₂O₅/Al₂O₃ catalyst for the selective reduction

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ V

O₅/Al₂O₃-КАТАЛИЗАТОРЫ... : I.

of nitrogen oxides // Catal. Lett. 1994. V. 28. P. 25-31.

J. Alloys Compd. 2001. V. 323-324. P. 597-600. https://

https://doi.org/10.1007/bf00812466

doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01186-0

Soh B.-W., Nam I.-S., Lee J.-B. Morphological impact

14.

Koh H.-L., Park H.-K. Characterization of MoO₃-V₂O₅/

of V₂O₅/Al₂O₃ catalyst on the deactivation by SO₂ for

Al₂O₃ catalysts for selective catalytic reduction of NO

the reduction of NO with NH₃ // Stud. Surf. Sci. Catal.

by NH₃ // J. Ind. Eng. Chem. 2013. V. 19. № 1. P. 73-79.

1999. V. 126. Р. 389-396. https://doi.org/10.1016/S0167-

https://doi.org/10.1016/j.jiec.2012.07.003

2991(99)80490-X

15.

Wang C., Zuo Y., Yang C.-I. Selective catalytic reduction

Lai J-K., Wachs I.E. A perspective on the selective cat-

of NO by NH₃ in flue gases over a Cu-V/Al₂O₃ catalyst

alytic reduction (SCR) of NO with NH₃ by supported

at low temperature // Env. Eng. Sci. 2009. V. 26. № 9.

V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalysts // ASC Catal. 2018. V. 8.

P. 1429-1434. https://doi.org/10.1089/ees.2009.0056

P. 6537-6551. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b01357

16.

Guo F., Yu J., Chu M., Xu G. Interaction between support

Forzatti P. Present status and perspectives in

and V₂O₅ in the selective catalytic reduction of NO by

de-NO_x SCR catalysis // Appl. Catal. A: Gen. 2001.

NH₃ // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 2147-2155.

V. 222. P. 221-236. https://doi.org/10.1016/S0926-

https://doi.org/10.1039/c4cy00098f

860X(01)00832-8

17.

Popova N.M., Sokolova L.A., Marchenko E.A.,

IARC Monograph on the Evaluation of Carcinogenic

Bobrova L.N. TPD study of NH₃ adsorption/desorption

Risks to Humans. Lyon. France, 2006. V. 86.

on the surface of V/Ti, V/AI based catalysts for selective

Chapman D.M. Behavior of titania-supported vanadia

catalytic reduction of NO_x by ammonia 1. TPD test of

and tungsta SCR catalysts at high temperatures in reac-

tant streams: tungsten and vanadium oxide and hydroxi-

γ-Al₂O₃, TiO₂ (anatase) and alumina-supported vanadia

de vapor pressure reduction by surficial stabilization //

catalysts // React. Kinet. Catal. Lett. 1998. V. 65. № 2.

Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 392. P. 143-150. https://

P. 363-370. https://doi.org/10.1007/BF02475277

doi.org/10.1016/j.apcata.2010.11.005

18.

Muzio L.J., Quartucy G.K., Cichanowicz J.E. Overview

Schildhauer T.J., Elsener M., Moser J., Begsteiger I.,

and status of post-combustion NO_x control: SNCR,

Chatterjee D., Rusch K., Krocher O. Measurement of

SCR and hybrid technologies // Int. J. Environ Pollut.

vanadium emissions from SCR catalysts by ICP-OES:

2002. V. 17. № 1-2. P. 4-30. https://doi.org/10.1504/

мethod development and frst results // Emiss. Control

IJEP.2002.000655

Sci. Technol. 2015. V. 1. P. 292-297. https://doi.

19.

Xie X., Peng J., Zhao S., Wang L., Ge R., Wu S., May Y.,

org/10.1007/s40825-015-0023-x

Zeng K., Sun Z. DeNO_x characteristics of commercial

Санитарные Правила и Нормы РФ. 1.2.3685-21.

SCR catalyst regenerated online by dry ice blasting in

10.

Directive 2010/75/EU of the European Parliament

a coal-fred power plant // Ind. Eng. Chem. Res. 2022.

and of the Council of 24 November 2010 on industrial

V. 61. P. 14382-14392. https://doi.org/10.1021/acs.

emissions (integrated pollution prevention and control).

iecr.2c02422

11.

Centeno M.A., Carrizosa I., Odriozola J.A. In situ

20.

Guo L., Lu J., Zhao Y., Wang C., Zhang C., Tang C.,

DRIFTS study of the SCR reaction of NO with

Dong L., Kong W., Li Q., Cao P. Pilot test of environ-

NH₃ in the presence of O₂ over lanthanide doped

ment-friendly catalysts for the DeNO_x of low-tempera-

V₂O₅/Al₂O₃ catalysts // Appl. Catal. B: Environ.

ture flue gas from a coal-fred plant // Catal. Sci. Tech-

1998. V. 19. P. 67-73. https://doi.org/10.1016/S0926-

nol. 2021. V. 11. P. 3164-3175. https://doi.org/10.1039/

3373(98)00059-9

d0cy02142c

12.

Centeno M.A., Malet P., Carrizosa I., Odriozola J.A.

21.

Heck R.M., Farrauto R.J., Gulati S.T. Catalytic аir

Lanthanide doped V₂O₅/Al₂O₃ catalysts: Structure-

activity relationship in the SCR of NO_x // J. Phys. Chem.

pollution control: commercial technology. 3rd ed. Hobo-

B. 2000. V. 104. P. 3310-3319. https://doi.org/10.1021/

ken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons, 2009. 544 р.

jp993084a

22.

Ertl G., Knözinger H., Schüth F., Weitkamp J. Handbook

13.

Centero M.A., Carrizosa I., Odriozola J.A. NH₃ ad-

of heterogeneous cata ysis. 2nd ed. Weinheim, Germany:

sorption over lanthanide doped V₂O₅/Al₂O₃ catalysts //

Wiley-VCH Verlag GmbH& Co. KGaA, 2008. 4270 р.

НЕФТЕХИМИЯ том 63 № 1 2023