目前SCR脱硝催化剂基本都是以TiO2 为基材,以V2O5 为主要活性成份,以WO3 、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。
脱硝催化剂
催化剂型式可分为三种:板式、蜂窝式和波纹板式。
板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材,将TiO2 、V2O5 等的混合物黏附在不锈钢网上,经过压制、锻烧后,将催化剂板组装成催化剂模块。
蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2 、V2O5 、WO3 等混合物通过一种陶瓷挤出设备,制成截面为150mmX150mm,长度不等的催化剂元件,然后组装成为标准模块。
波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2 为基材,将V2O5 、WO3 等活性成份浸渍到催化剂的表面,以达到提高催化剂活性的目的。
SCR装置运行过程中,由于各种原因使催化剂活性降低或中毒,寿命缩短。
催化剂失活是一个复杂的物理和化学过程,通常将失活过程分为三种类型:
①催化剂中毒失活;
②催化剂的热失活和烧结;
③催化剂积炭等堵塞失活。
碱金属引起的催化剂中毒失活:飞灰中的可溶性碱金属主要包括Na与K这两种物质,在水溶液离子状态下,它们能够渗透到催化剂深层直接与催化剂活性颗粒反应,使酸位中毒以降低其对NH3的吸附量和吸附活性,继而降低催化剂活性。
随着催化剂表面K2O 含量的增加,NO转化率急剧下降,当K2O 质量分数达到1%时,催化剂活性几乎完全丧失。
催化剂的烧结和热失活:催化剂在高温下反应一定时间后,活性组分的晶粒长大,比表面积缩小,这种现象称为催化剂烧结。
因烧结引起的失活是工业催化剂、特别是负载型金属催化剂失活的主要原因。
高温除了引起催化剂烧结外,还会引起其他变化,主要有化学组成和相组成的变化、活性组分被载体包埋、活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而损失等,这些变化称为热失活。
但烧结和热失活之间有时难以区分,烧结引起的催化剂变化往往也包含热失活的因素在内。通常温度越高,催化剂烧结越严重。
作为SCR催化剂的载体和活性元素,必须在一定的温度范围内有良好的热稳定性能。
在钛基钒类商用催化剂中通常加入WO3 来最大限度地减少催化剂的烧结。
催化剂的积碳失活:催化剂使用过程中,因表面逐渐形成炭的沉积物而使催化剂活性下降的过程称为积炭失活。
随着积炭量的增加,催化剂的比表面积、孔容、表面酸度及活性中心数均会相应下降,积炭量达到一定程度后将导致催化剂的失活。
与催化剂中毒相比,引起催化剂积炭失活的积炭物量比毒物量要多得多,积炭在一定程度上有延缓催化剂中毒作用,但催化剂的中毒会加剧积炭的发生。
积炭的同时往往伴随金属硫化物及金属杂质的沉积,单纯金属硫化物或金属杂质在催化剂表面的沉积也与单纯的积炭一样,会因覆盖催化剂表面活性位或限制反应物的扩散而使催化剂失活。
故通常将积灰、积硫及金属沉积物引起的失活,都归属于积炭失活。
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