低溫SCR脫硝催化劑的分析及研究

電力行業(yè)行業(yè)污染物超低排放政策全面推廣后，大氣污染被有效遏制，而非電力行業(yè)污染物排放問題日益突出，其中工業(yè)鍋爐煙氣中NOX的控制及治理成為我國城市建設和大氣污染治理工作的重要內(nèi)容。對非電力行業(yè)工業(yè)鍋(窖)爐而言，因為排煙溫度低，直接引用成熟的高溫SCR脫硝技術難以達到預期要求的，故低溫SCR脫硝技術是企業(yè)發(fā)展的*佳選擇。
1、低溫SCR脫銷技術
    從本質(zhì)上講，低溫SCR脫銷技術的核心內(nèi)容就是低溫SCR脫銷催化劑，因此與催化劑有關的壽命、構(gòu)成等因素都會影響低溫SCR脫銷技術的應用效果。
    簡單來說，SCR脫銷系統(tǒng)是指催化劑在規(guī)定溫度下，煙氣中的氮氧化物與還原劑氨在混合后在催化劑作用下發(fā)生還原反應，最終生成氮氣和水，以此控制氮氧化物的排放量。通常情況下，SCR反應器中出現(xiàn)的反應過程如下所示:
           4N0+4NH3+02 催化劑 4N2+6H20
                 6N0+8NH3 催化劑 7N2+12H20
         NO+NO2+2NH3 催化劑 2N2+2H20
2、目前低溫SCR,脫銷催化劑研究進展
2.1金屬氧化物
      當前，一種或多種金屬氧化物的混合物用作催化劑，不僅能滿足低溫需求，而且具有極高的活性成分，現(xiàn)已得到了社會各界的廣泛關注。其中，錳基催化劑的低溫活性*佳，與之相關的研究非常多。
      低溫固相法制作的無載體錳氧化物催化劑可以引用溫度在150℃以下的條件下進行SCR脫銷，實際一氧化氮的轉(zhuǎn)化率可以達到98%。根據(jù)實驗分析可知，以錳鉻復合型催化劑為例，MnOx-CrOx的低溫催化活性非常高。由于同種催化劑在不同條件或制作方法下都會產(chǎn)生性能改變。因此，繼續(xù)根據(jù)實驗探究分析可知，二氧化硫和水的出現(xiàn)并不會影響選擇性催化還原的活性，相反添加錯、鐵、鎳等不同金屬氧化物，都會制約催化劑的應用性能。
2.2炭基
  不管是分子篩還是金屬氧化物，兩者都可以在應用中達到預期效果。同樣，炭基催化劑在低溫SCR催化劑中的應用效果也非常好，而活性炭纖維屬于一種較為優(yōu)質(zhì)的催化劑載體。通過在實驗探究中分析可知，三氧化二錳、三氧化二鉆及氧化鐵三種金屬氧化物在ACF活性炭纖維中的活性研究，活性度*高的就是三氧化二錳，且會隨著反應溫度的上升增加具體比例。尤其是在溫度達到零上150℃的情況下，一氧化氮的轉(zhuǎn)變率達到了92%。同時，此時獲取的催化劑中的活性炭纖維能全面劃分金屬氧化物的顆粒，并為實際反應提供充足的氣相接接觸面積。
2.3分子篩
因為分子篩具有獨特性能，所以可以滿足低溫SCR脫銷要求，且擁有極高的發(fā)展前景。以新穎蛋殼型錳氧化物/NaY低溫SCR催化劑為例，通過實驗探究分析可知，在低溫狀態(tài)下，蛋殼結(jié)構(gòu)是提高SCR活性的主要原因。需要注意的是，所選微孔分子篩低溫SCR催化劑會受灰塵制約出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，這樣不僅會降低催化劑的活性，還會減少催化劑的應用時間。因此，在引用這種催化劑時必須要研究向介孔和大孔分子篩的方向。
2.4貴金屬
    這類物質(zhì)在催化劑領域中的應用非常多，現(xiàn)階段雖然有關上述三種類型的研究更加完善，但已經(jīng)開始針對貴金屬進行活性成分探索。其中，常見的貴金屬就是鉑，其大都是以A1z03為載體進行分析。通過實驗對比研究鉑和銘在不同金屬氧化物中的SCR活性可知，兩者展現(xiàn)出的催化劑都擁有非常高的一氧化氮轉(zhuǎn)變率，但前者的效率更高，且氮氣選擇性要超過后者。
3、當前低溫脫硝出現(xiàn)的問題和解決方向
現(xiàn)階段，不管是上述哪種催化劑在沒有二氧化氯和水的條件下，都可以展現(xiàn)出極高的一氧化氮轉(zhuǎn)變率，但因為實踐工作中二氧化硫和水的含量不穩(wěn)定，所以極容易在它們的制約下出現(xiàn)活性下降現(xiàn)象。原因在于:其一，二氧化硫和催化劑在反應出現(xiàn)硫酸鹽后，將會降低催化劑的活性。其二，二氧化硫和部分氨氣在反應中獲取的硫酸按鹽會附著在催化劑表層的堵塞活性點上。其三，水會在物理吸附中占據(jù)所有催化劑活性點。雖然現(xiàn)階段國內(nèi)外有關學者針對低溫脫硝催化劑的研究越來越深人，但二氧化硫和水一直都是影響催化劑活性的主要原因，需要研究學者針對這一內(nèi)容進行持續(xù)探索，并由此提升低溫脫硝活性。
4、 SCR脫硝技術的應用分析
SCR脫硝技術就是現(xiàn)階段常見且高效的脫硝技術，現(xiàn)已得到了社會各界的支持和認可。
    相對我國來說，美國、日本等發(fā)達國家對SCR脫硝技術的認識和應用更早，且很多供公司和研究單位對這一工藝的掌握已經(jīng)非常嫻熟。而我國不管是技術引進還是設備應用都不快，此時就要求我國組織專業(yè)人員對先進技術進行全面學習，并由此提出和開發(fā)具備中國特色的技術內(nèi)容。現(xiàn)階段，隨著我國大氣污染物排放量的控制要求越來越高，促使實踐推廣的SCR脫硝技術得到了持續(xù)革新。在這一背景下，不管是技術探索還是標準設置都有了新的改變，這就需要各行企業(yè)在觀察市場變化的同時，結(jié)合自身需求選擇適宜的技術內(nèi)容，只有這樣才能有效控制氮氧化物的排放量，進而實現(xiàn)綠色環(huán)保的發(fā)展目標。以
某地石電廠為例，其在安裝SCR脫硝設備機組后，并引用了日本三菱重工業(yè)株式社提出的脫硝SCR技術，在實踐發(fā)展中不僅有效解決了以往發(fā)展遇到的污染問題，而且可以從中收獲更多效益，對企業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極作用。
5、總結(jié)
    綜上所述，低溫SCR脫硝技術作為現(xiàn)階段各行企業(yè)發(fā)展革新關注的焦點，結(jié)合實踐案例分析可知，催化劑作為技術應用的主要影響因素，在低溫狀態(tài)下很容易受二氧化硫和水的制約，因此需要各企業(yè)在整合自身發(fā)展方向的同時，根據(jù)現(xiàn)代化技術優(yōu)勢，提出適宜的工藝技術。這樣不僅能有效解決各環(huán)節(jié)的污染問題，而且可以嚴格管控氮氧化物的排放量。現(xiàn)階段，不管是石化原料還是工業(yè)鍋爐等都對低溫SCR脫硝技術提出了巨大需求，此時對有關催化劑的研究進展和存在的問題進行分析，是新時代發(fā)展下企業(yè)關注的焦點。