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催化劑。將TiO2 、V2O5 、WO3 等混合物通過一種陶瓷擠出設備,制成截面為150mmX150mm,長度不等的催化劑元件,然后組裝成為標準模塊。

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

SCR裝置運行過程中,由于各種原因使催化劑活性降低或中毒,壽命縮短。

催化劑失活是一個復雜的物理和化學過程,通常將失活過程分為三種類型:

①催化劑中毒失活;

②催化劑的熱失活和燒結;

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,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,使酸位中毒以降低其對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轉化率急劇下降,當K2O 質量分數(shù)達到1%時,催化劑活性幾乎完全喪失。

催化劑的燒結和熱失活:催化劑在高溫下反應一定時間后,活性組分的晶粒長大,比表面積縮小,這種現(xiàn)象稱為催化劑燒結。

因燒結引起的失活是工業(yè)催化劑、特別是負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外,還會引起其他變化,主要有化學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)性物質或可升華的物質而損失等,這些變化稱為熱失活。

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

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有良好的熱穩(wěn)定性能。

在鈦基釩類商用催化劑中通常加入WO3  來最大限度地減少催化劑的燒結。 

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

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)均會相應下降,積炭量達到一定程度后將導致催化劑的失活。

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,但催化劑的中毒會加劇積炭的發(fā)生。

積炭的同時往往伴隨金屬硫化物及金屬雜質的沉積,單純金屬硫化物或金屬雜質在催化劑表面的沉積也與單純的積炭一樣,會因覆蓋催化劑表面活性位或限制反應物的擴散而使催化劑失活。

故通常將積灰、積硫及金屬沉積物引起的失活,都歸屬于積炭失活。