V2O5–WO3/TiO2 catalytic ternary systems are nowadays the most commonly used commercial catalysts involved in SCR processes for stationary applications. In this analysis, the performances of these materials have been studied in high efficiency conditions, with a feed ratio NH3/NOx above the stoichiometric value. It is known from literature that vanadium oxides also act as catalysts for ammonia oxidation. This side-reaction steals ammonia to the SCR process, so it is an adverse reaction in typical industrial applications, where ammonia is the limiting reagent. In high efficiency conditions, the ammonia oxidation can have a positive impact on the ammonia slip abatement, if selective to N2. Previous analyses have highlighted that in case of ammonia excess, a kinetic scheme can be developed, where NO is an intermediate (a product for ammonia oxidation and a reagent for the SCR). A mathematical model based on this scheme has been developed, in which the needed GHSV conditions in order to get a complete abatement of ammonia and NO slip have been researched. The first experimental data show the qualitatively correct prediction of the model and the real ability of these catalytic systems to reduce ammonia slip. Then, other experimental data have been collected and analyzed (with the fitting of kinetic parameters) to improve quantitatively the predictions of the mathematical model.
I sistemi ternari V2O5-WO3/TiO2 rappresentano, allo stato attuale, i catalizzatori commerciali più diffusi nei processi SCR in applicazioni stazionarie. In questo lavoro di tesi è stato analizzato il comportamento di tali catalizzatori in condizioni di alta efficienza, ovvero con un rapporto di alimentazione tra agente riducente (ammoniaca) ed NOx superiore allo stechiometrico. Da letteratura è noto come gli ossidi del vanadio siano in grado di catalizzare anche l’ossidazione di NH3. Tale reazione parassita sottrae ammoniaca al processo SCR, risultando indesiderata nelle condizioni di riducente limitante tipiche delle applicazioni industriali. In condizioni di alta efficienza, invece, l’ossidazione di NH3 può avere un impatto importante nell’abbattimento dell’ammonia slip, purché tale reazione sia selettiva ad N2. Precedenti studi hanno messo in evidenza che in eccesso di ammoniaca il sistema reagente può essere descritto da uno schema cinetico consecutivo in cui l’NO si comporta da intermedio, producendosi nella reazione di ossidazione e riducendosi ad N2 nella reazione SCR. Adottando questo schema è stato sviluppato un modello matematico, tramite il quale si sono ricercate condizioni di GHSV tali da ridurre completamente l’ammonia slip. I primi dati sperimentali raccolti dimostrano la correttezza delle predizioni qualitative del modello e l’effettiva capacità di riduzione dell’ammonia slip da parte di questi sistemi catalitici. La raccolta e l’analisi (mediante adattamento dei parametri cinetici) di ulteriori dati di laboratorio ha quindi portato ad un miglioramento delle previsioni del modello anche dal punto di vista quantitativo.
Impatto dell'ossidazione di ammoniaca sull'efficienza del processo DeNOx-SCR in applicazioni stazionarie
DEL CIANCIO CATALANO, LARA;MALFONE, LAURA ALESSANDRA
2014/2015
Abstract
V2O5–WO3/TiO2 catalytic ternary systems are nowadays the most commonly used commercial catalysts involved in SCR processes for stationary applications. In this analysis, the performances of these materials have been studied in high efficiency conditions, with a feed ratio NH3/NOx above the stoichiometric value. It is known from literature that vanadium oxides also act as catalysts for ammonia oxidation. This side-reaction steals ammonia to the SCR process, so it is an adverse reaction in typical industrial applications, where ammonia is the limiting reagent. In high efficiency conditions, the ammonia oxidation can have a positive impact on the ammonia slip abatement, if selective to N2. Previous analyses have highlighted that in case of ammonia excess, a kinetic scheme can be developed, where NO is an intermediate (a product for ammonia oxidation and a reagent for the SCR). A mathematical model based on this scheme has been developed, in which the needed GHSV conditions in order to get a complete abatement of ammonia and NO slip have been researched. The first experimental data show the qualitatively correct prediction of the model and the real ability of these catalytic systems to reduce ammonia slip. Then, other experimental data have been collected and analyzed (with the fitting of kinetic parameters) to improve quantitatively the predictions of the mathematical model.File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/10589/115542