目前SCR脫硝催化劑基本都是以TiO2 為基材,以V2O5 為主要活性成份,以WO3 、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份。

脫硝催化劑

催化劑型式可分為三種:板式、蜂窩式和波紋板式。

板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)為基材,將TiO2 、V2O5 等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上,經(jīng)過(guò)壓制、鍛燒后,將催化劑板組裝成催化劑模塊。

蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。將TiO2 、V2O5 、WO3 等混合物通過(guò)一種陶瓷擠出設(shè)備,制成截面為150mmX150mm,長(zhǎng)度不等的催化劑元件,然后組裝成為標(biāo)準(zhǔn)模塊。

波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強(qiáng)的TiO2 為基材,將V2O5 、WO3 等活性成份浸漬到催化劑的表面,以達(dá)到提高催化劑活性的目的。

SCR裝置運(yùn)行過(guò)程中,由于各種原因使催化劑活性降低或中毒,壽命縮短。

催化劑失活是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程,通常將失活過(guò)程分為三種類(lèi)型:

①催化劑中毒失活;

②催化劑的熱失活和燒結(jié);

③催化劑積炭等堵塞失活。

堿金屬引起的催化劑中毒失活:飛灰中的可溶性堿金屬主要包括Na與K這兩種物質(zhì),在水溶液離子狀態(tài)下,它們能夠滲透到催化劑深層直接與催化劑活性顆粒反應(yīng),使酸位中毒以降低其對(duì)NH3的吸附量和吸附活性,繼而降低催化劑活性。

隨著催化劑表面K2O 含量的增加,NO轉(zhuǎn)化率急劇下降,當(dāng)K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時(shí),催化劑活性幾乎完全喪失。

催化劑的燒結(jié)和熱失活:催化劑在高溫下反應(yīng)一定時(shí)間后,活性組分的晶粒長(zhǎng)大,比表面積縮小,這種現(xiàn)象稱(chēng)為催化劑燒結(jié)。

因燒結(jié)引起的失活是工業(yè)催化劑、特別是負(fù)載型金屬催化劑失活的主要原因。

高溫除了引起催化劑燒結(jié)外,還會(huì)引起其他變化,主要有化學(xué)組成和相組成的變化、活性組分被載體包埋、活性組分由于生成揮發(fā)性物質(zhì)或可升華的物質(zhì)而損失等,這些變化稱(chēng)為熱失活。

但燒結(jié)和熱失活之間有時(shí)難以區(qū)分,燒結(jié)引起的催化劑變化往往也包含熱失活的因素在內(nèi)。通常溫度越高,催化劑燒結(jié)越嚴(yán)重。

作為SCR催化劑的載體和活性元素,必須在一定的溫度范圍內(nèi)有良好的熱穩(wěn)定性能。

在鈦基釩類(lèi)商用催化劑中通常加入WO3  來(lái)最大限度地減少催化劑的燒結(jié)。 

催化劑的積碳失活:催化劑使用過(guò)程中,因表面逐漸形成炭的沉積物而使催化劑活性下降的過(guò)程稱(chēng)為積炭失活。

隨著積炭量的增加,催化劑的比表面積、孔容、表面酸度及活性中心數(shù)均會(huì)相應(yīng)下降,積炭量達(dá)到一定程度后將導(dǎo)致催化劑的失活。

與催化劑中毒相比,引起催化劑積炭失活的積炭物量比毒物量要多得多,積炭在一定程度上有延緩催化劑中毒作用,但催化劑的中毒會(huì)加劇積炭的發(fā)生。

積炭的同時(shí)往往伴隨金屬硫化物及金屬雜質(zhì)的沉積,單純金屬硫化物或金屬雜質(zhì)在催化劑表面的沉積也與單純的積炭一樣,會(huì)因覆蓋催化劑表面活性位或限制反應(yīng)物的擴(kuò)散而使催化劑失活。

故通常將積灰、積硫及金屬沉積物引起的失活,都?xì)w屬于積炭失活。