废气处理常见材料之SCR催化剂
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作者:scrxyhb
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发布时间: 2019-07-12
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SCR是应用最广泛的烟气脱硝技术，该技术主要是在某种特定催化剂存在的条件下，用氨等还原剂选择性的将NOx还原成N2和H2O。
SCR催化剂
SCR催化剂及分类
SCR催化剂活性组分为V2O5，载体为锐钛矿型的TiO2、WO3或MoO3作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。典型催化剂的成分及比例见表。
活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO3与MoO3均可提高催化剂的热稳定性，并能改善V2O5与TiO2之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外，MoO3还可以增强催化剂的抗As2O3中毒能力。
载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)载体相比，TiO2抑制SO2氧化的能力强，能很好地分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。
烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图6.21所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占据了80％的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。
SCR催化原理
SCR是应用最广泛的烟气脱硝技术，该技术主要是在某种特定催化剂存在的条件下，用氨等还原剂选择性的将NOx还原成N2和H2O。
SCR的主要反应方程式如下。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(标准SCR反应)；
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(NO2-SCR反应)；
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O(快速SCR反应)。
NH3-SCR技术的关键核心是SCR催化剂体系，根据其发挥SCR活性的温度区间不同可以分为高温段催化剂(450～600℃)、中温段催化剂(300～450℃)以及低温段催化剂(120～300℃)。
催化剂失活类别
催化剂失活指催化剂在使用中会因各种因素而失去活性的现象，催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。
(1)中毒引起的失活
①暂时中毒(可逆中毒)。毒物在活性中心上吸附或化合时，生成的键强度相对较弱，可以采取适当的方法除去毒物，使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质，这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。
②永久中毒(不可逆中毒)。毒物与催化剂活性组分相互作用，形成很强的化学键，难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复，这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。
③选择性中毒。催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力，但对别的反应仍有催化活性，这种现象称为选择中毒。在连串反应中，如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒，则可使反应停留在中间阶段，获得高产率的中间产物。
(2)结焦和堵塞引起的失活
催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。由于含碳物质和/或其他物质在催化剂孔中沉积，造成孔径减小(或孔口缩小)，使反应物分子不能扩散进入孔中，这种现象称为堵塞。通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去，所以结焦失活是个可逆过程。
(3)烧结和热失活(固态转变)
催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。高温除了引起催化剂的烧结外，还会引起其他变化，主要包括：化学组成和相组成的变化、半熔、晶粒长大、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流失等。
事实上，在高温下所有的催化剂都将逐渐发生不可逆的结构变化，只是这种变化的快慢程度随着催化剂不同而异。烧结和热失活与多种因素有关，如与催化剂的预处理、还原和再生过程以及所加的促进剂和载体等有关。
以上就是关于SCR催化剂的全部内容，若有不妥之处，欢迎联系我们指出。
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