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元琛科技:国内外SCR脱硝催化剂发展概况(中)

来源:元琛环保科技 官网:https://www.shychb.com/ 点击:218次

前面我们介绍了传统SCR脱硝催化剂发展历程,今天我们继续讲低温SCR催化剂研究与应用现状。

近年,非电行业工业炉窑NOx排放比例不断攀升,已经成为重要的大气污染源。十四五期间,“碳达峰、碳中和”“超低排放”、“蓝天保卫战”等规划措施继续实行,对于工业烟气污染排放有了更严格要求。针对钢铁、玻璃建材等非电力行业烟气温度低的特性(如钢铁烧结/球团烟温120~180℃、日用玻璃炉窑烟温180~240℃),传统的SCR脱硝技术因催化剂工作温度高、无适宜热源、加热运行成本高等弊端不宜直接采用,必须对催化剂进行针对性改良,以提高其在低温烟气脱硝领域的适用性。

1 低温SCR催化剂的研究与探索

目前,国内外对于低温SCR催化剂的研究主要集中在钒基(V)、锰基(Mn)和其他金属氧化物(如Fe、Ce)等,并通过相关工程探索取得一定的进展。

有研究表明,传统的钒钛催化剂通过掺杂过渡金属或者优化载体结构可以一定程度拓宽催化剂的低温性能。同时,以MnOx为主要组分的催化剂是目前研究的重点。MnOx由于含有大量游离的O,使其在催化过程中能够完成良好的催化循环,这是其表现低温活性的主要原因。但是实际烟气中H2O和SO2的存在是连续且不可避免的,对MnOx 催化剂的SCR反应具有明显的抑制作用。为了解决催化剂抗性问题,Gao等采用共沉淀法制备了MnOx-CeOx-MeOx三元催化剂,实验结果显示,Co/Ni掺杂后提高了双组分MnOx-CeOx催化剂的抗中毒能力,在通入浓度为400mg/m3 SO21h后活性仍维持在78%左右,比其他样品高10%。另外,催化剂的性能与形态、结构密切相关,研发特殊形貌的SCR催化剂是未来重要的发展方向,研究者往往通过利用先进材料合成技术来制备结构、晶型更完美的催化剂。Guo等制备了具有核壳结构的CeOx@MnOx催化剂,并用于NO的催化氧化。结果表明,CeOx@MnOx催化剂比传统方法(柠檬酸法)制备的CeMnOx 催化剂具有更高的NOx催化活性。

2 低温SCR催化剂工程应用现状

目前,低温催化剂的工业应用还存在一些问题:Mn基催化剂的抗水抗硫性较差;其他类型催化剂因制作工艺复杂,因此较少投入商用。但是外国几家公司(荷兰壳牌公司、丹麦Topsoe 公司等)已成功将低温SCR 催化剂应用到实际生产中。

近年来,国内对低温SCR催化剂的研究及工程探索也取得一定的成效,表3 列出了国内主要企业生产低温SCR催化剂及其工程应用情况。另外本课题组研发的新型Mn催化剂在河北某钢铁企业中试中也取得优良试验效果,在150℃,空速4000~6000h-1范围内连续运行720h,活性始终维持在90%以上。

低温SCR催化剂是未来脱硝领域发展的重要方向,在提高催化剂抗性和稳定性的同时,继续开发新材料、新构型,提高效率,降低成本,在技术上赶超国外,是该领域发展的重要一步。



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