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廢氣處理常見(jiàn)材料之SCR催化劑
來(lái)源:仁信源環(huán)保
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作者:仁信源環(huán)保scrxyhb
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發(fā)布時(shí)間 :2019-07-12
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SCR催化劑
SCR催化劑及分類
SCR催化劑活性組分為V2O5，載體為銳鈦礦型的TiO2、WO3或MoO3作助催劑。SCR催化劑成分及比例，根據(jù)煙氣中成分含量以及脫硝性能保證值的不同而不同。典型催化劑的成分及比例見(jiàn)表。
活性組分是多元催化劑的主體，是必備的組分，沒(méi)有它就缺乏所需的催化作用。助催化劑本身沒(méi)有活性或活性很小，但卻能顯著地改善催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)WO3與MoO3均可提高催化劑的熱穩(wěn)定性，并能改善V2O5與TiO2之間的電子作用，提高催化劑的活性、選擇性和機(jī)械強(qiáng)度。除此以外，MoO3還可以增強(qiáng)催化劑的抗As2O3中毒能力。
載體主要起到支撐、分散、穩(wěn)定催化活性物質(zhì)的作用，同時(shí)TiO2本身也有微弱的催化能力。選用銳鈦礦型的TiO2作為SCR催化劑的載體，與其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)載體相比，TiO2抑制SO2氧化的能力強(qiáng)，能很好地分散表面的釩物種和TiO2的半導(dǎo)體本質(zhì)。
煙氣脫硝催化劑的主要類型有蜂窩式、板式和波紋式，結(jié)構(gòu)如圖6.21所示。蜂窩式催化劑表面積大、活性高、體積小，目前占據(jù)了80％的市場(chǎng)份額，平板式催化劑比例其次，波紋板最少。
SCR催化原理
SCR是應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，該技術(shù)主要是在某種特定催化劑存在的條件下，用氨等還原劑選擇性的將NOx還原成N2和H2O。
SCR的主要反應(yīng)方程式如下。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng))；
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(NO2-SCR反應(yīng))；
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O(快速SCR反應(yīng))。
NH3-SCR技術(shù)的關(guān)鍵核心是SCR催化劑體系，根據(jù)其發(fā)揮SCR活性的溫度區(qū)間不同可以分為高溫段催化劑(450～600℃)、中溫段催化劑(300～450℃)以及低溫段催化劑(120～300℃)。
催化劑失活類別
催化劑失活指催化劑在使用中會(huì)因各種因素而失去活性的現(xiàn)象，催化劑的失活原因一般分為中毒、燒結(jié)和熱失活、結(jié)焦和堵塞三大類。
(1)中毒引起的失活
①暫時(shí)中毒(可逆中毒)。毒物在活性中心上吸附或化合時(shí)，生成的鍵強(qiáng)度相對(duì)較弱，可以采取適當(dāng)?shù)姆椒ǔザ疚?，使催化劑活性恢?fù)而不會(huì)影響催化劑的性質(zhì)，這種中毒叫做可逆中毒或暫時(shí)中毒。
②永久中毒(不可逆中毒)。毒物與催化劑活性組分相互作用，形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵，難以用一般的方法將毒物除去以使催化劑活性恢復(fù)，這種中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。
③選擇性中毒。催化劑中毒之后可能失去對(duì)某一反應(yīng)的催化能力，但對(duì)別的反應(yīng)仍有催化活性，這種現(xiàn)象稱為選擇中毒。在連串反應(yīng)中，如果毒物僅使導(dǎo)致后繼反應(yīng)的活性位中毒，則可使反應(yīng)停留在中間階段，獲得高產(chǎn)率的中間產(chǎn)物。
(2)結(jié)焦和堵塞引起的失活
催化劑表面上的含碳沉積物稱為結(jié)焦。以有機(jī)物為原料以固體為催化劑的多相催化反應(yīng)過(guò)程幾乎都可能發(fā)生結(jié)焦。由于含碳物質(zhì)和/或其他物質(zhì)在催化劑孔中沉積，造成孔徑減小(或孔口縮小)，使反應(yīng)物分子不能擴(kuò)散進(jìn)入孔中，這種現(xiàn)象稱為堵塞。通常含碳沉積物可與水蒸氣或氫氣作用經(jīng)氣化除去，所以結(jié)焦失活是個(gè)可逆過(guò)程。
(3)燒結(jié)和熱失活(固態(tài)轉(zhuǎn)變)
催化劑的燒結(jié)和熱失活是指由高溫引起的催化劑結(jié)構(gòu)和性能的變化。高溫除了引起催化劑的燒結(jié)外，還會(huì)引起其他變化，主要包括：化學(xué)組成和相組成的變化、半熔、晶粒長(zhǎng)大、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)而流失等。
事實(shí)上，在高溫下所有的催化劑都將逐漸發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化，只是這種變化的快慢程度隨著催化劑不同而異。燒結(jié)和熱失活與多種因素有關(guān)，如與催化劑的預(yù)處理、還原和再生過(guò)程以及所加的促進(jìn)劑和載體等有關(guān)。
以上就是關(guān)于SCR催化劑的全部?jī)?nèi)容，若有不妥之處，歡迎聯(lián)系我們指出。
仁信源環(huán)保設(shè)備廠，專業(yè)的廢氣處理設(shè)備生產(chǎn)廠家。
SCR催化劑及分類
SCR催化劑活性組分為V2O5，載體為銳鈦礦型的TiO2、WO3或MoO3作助催劑。SCR催化劑成分及比例，根據(jù)煙氣中成分含量以及脫硝性能保證值的不同而不同。典型催化劑的成分及比例見(jiàn)表。
活性組分是多元催化劑的主體，是必備的組分，沒(méi)有它就缺乏所需的催化作用。助催化劑本身沒(méi)有活性或活性很小，但卻能顯著地改善催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)WO3與MoO3均可提高催化劑的熱穩(wěn)定性，并能改善V2O5與TiO2之間的電子作用，提高催化劑的活性、選擇性和機(jī)械強(qiáng)度。除此以外，MoO3還可以增強(qiáng)催化劑的抗As2O3中毒能力。
載體主要起到支撐、分散、穩(wěn)定催化活性物質(zhì)的作用，同時(shí)TiO2本身也有微弱的催化能力。選用銳鈦礦型的TiO2作為SCR催化劑的載體，與其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)載體相比，TiO2抑制SO2氧化的能力強(qiáng)，能很好地分散表面的釩物種和TiO2的半導(dǎo)體本質(zhì)。
煙氣脫硝催化劑的主要類型有蜂窩式、板式和波紋式，結(jié)構(gòu)如圖6.21所示。蜂窩式催化劑表面積大、活性高、體積小，目前占據(jù)了80％的市場(chǎng)份額，平板式催化劑比例其次，波紋板最少。
SCR催化原理
SCR是應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，該技術(shù)主要是在某種特定催化劑存在的條件下，用氨等還原劑選擇性的將NOx還原成N2和H2O。
SCR的主要反應(yīng)方程式如下。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng))；
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(NO2-SCR反應(yīng))；
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O(快速SCR反應(yīng))。
NH3-SCR技術(shù)的關(guān)鍵核心是SCR催化劑體系，根據(jù)其發(fā)揮SCR活性的溫度區(qū)間不同可以分為高溫段催化劑(450～600℃)、中溫段催化劑(300～450℃)以及低溫段催化劑(120～300℃)。
催化劑失活類別
催化劑失活指催化劑在使用中會(huì)因各種因素而失去活性的現(xiàn)象，催化劑的失活原因一般分為中毒、燒結(jié)和熱失活、結(jié)焦和堵塞三大類。
(1)中毒引起的失活
①暫時(shí)中毒(可逆中毒)。毒物在活性中心上吸附或化合時(shí)，生成的鍵強(qiáng)度相對(duì)較弱，可以采取適當(dāng)?shù)姆椒ǔザ疚?，使催化劑活性恢?fù)而不會(huì)影響催化劑的性質(zhì)，這種中毒叫做可逆中毒或暫時(shí)中毒。
②永久中毒(不可逆中毒)。毒物與催化劑活性組分相互作用，形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵，難以用一般的方法將毒物除去以使催化劑活性恢復(fù)，這種中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。
③選擇性中毒。催化劑中毒之后可能失去對(duì)某一反應(yīng)的催化能力，但對(duì)別的反應(yīng)仍有催化活性，這種現(xiàn)象稱為選擇中毒。在連串反應(yīng)中，如果毒物僅使導(dǎo)致后繼反應(yīng)的活性位中毒，則可使反應(yīng)停留在中間階段，獲得高產(chǎn)率的中間產(chǎn)物。
(2)結(jié)焦和堵塞引起的失活
催化劑表面上的含碳沉積物稱為結(jié)焦。以有機(jī)物為原料以固體為催化劑的多相催化反應(yīng)過(guò)程幾乎都可能發(fā)生結(jié)焦。由于含碳物質(zhì)和/或其他物質(zhì)在催化劑孔中沉積，造成孔徑減小(或孔口縮小)，使反應(yīng)物分子不能擴(kuò)散進(jìn)入孔中，這種現(xiàn)象稱為堵塞。通常含碳沉積物可與水蒸氣或氫氣作用經(jīng)氣化除去，所以結(jié)焦失活是個(gè)可逆過(guò)程。
(3)燒結(jié)和熱失活(固態(tài)轉(zhuǎn)變)
催化劑的燒結(jié)和熱失活是指由高溫引起的催化劑結(jié)構(gòu)和性能的變化。高溫除了引起催化劑的燒結(jié)外，還會(huì)引起其他變化，主要包括：化學(xué)組成和相組成的變化、半熔、晶粒長(zhǎng)大、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)而流失等。
事實(shí)上，在高溫下所有的催化劑都將逐漸發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化，只是這種變化的快慢程度隨著催化劑不同而異。燒結(jié)和熱失活與多種因素有關(guān)，如與催化劑的預(yù)處理、還原和再生過(guò)程以及所加的促進(jìn)劑和載體等有關(guān)。
以上就是關(guān)于SCR催化劑的全部?jī)?nèi)容，若有不妥之處，歡迎聯(lián)系我們指出。
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