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元琛科技:蜂窝式脱硝催化剂再生技术相关情况(三)

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前面,我们对蜂窝式脱硝催化剂的应用情况进行了阐述,接下来,我们重点了解下蜂窝式脱硝催化剂的失活原因分析。

蜂窝式脱硝催化剂的失活。造成钒钛脱硝催化剂失活的原因主要有:物理覆盖、化学中毒(碱金属、碱土金属、砷、磷等)、烧结、磨损、活性成分流失等。

物理覆盖发生在粉煤灰通过脱硝催化剂床层时,细小的粉煤灰颗粒进入脱硝催化剂床层,覆盖在催化剂表面或进入孔道形成堵塞,造成脱硝催化剂部分活性位被覆盖而失活。这种催化剂失活是短暂的,通过高压水清洗,催化剂活性是可以恢复的。由于高温气体在通过脱硝催化剂床层时,截面中心与边缘存在的压差导致粉煤灰颗粒最先沉积在截面中心的催化剂外表面与孔道内表面,使得催化剂的截面中心因颗粒物理覆盖而失活得相对严重。内表面覆盖主要是由于较小颗粒的粉煤灰直接进入催化剂孔内造成堵塞,外表面覆盖是由于粉煤灰颗粒进入催化剂床层时吸附在表面形成的。

化学中毒分为碱金属(如K、Na)中毒、碱土金属中毒(Ca、Mg)、非金属(P、Si、As)中毒等。碱金属中毒是因为钾离子和钠离子均能与催化剂的酸性活性位发生中和反应,导致固体酸活性位数量减少,使得吸附在催化剂活性位上的NH3分子数量减少,降低催化剂的脱硝效率。碱土金属中毒机理与碱金属中毒机理类似。As中毒时,由于气态砷氧化物As2O3直接吸附于催化剂表面,然后被催化剂氧化成As2O5,从而形成As覆盖层,使得催化剂比表面积减小和活性位数量减少,催化剂活性降低。P中毒时,一方面,由于P取代催化剂中的W和V,生成P-OH,使得催化剂只能提供较弱的酸活性位,使得催化剂对NH3的吸附能力下降;另一方面,P与催化剂上的活性物质V发生反应生成VOPO4,占据部分活性位后,引起催化剂活性降低。在低温SCR反应中,SO2与反应物(NH3和O2)发生反应会生成硫酸铵[如NH4HSO4、(NH4)2SO4]和其它硫酸盐,这些硫酸盐会吸附在活性位上,加剧催化剂失活现象。

脱硝催化剂晶粒在长期的高温下使用会烧结长大,引起催化剂烧结失活,使用温度越高,烧结失活越严重。烧结可分为载体TiO2和活性组分V2O5的烧结,钒钛系SCR催化剂高温运行时,载体TiO2颗粒之间发生聚集,导致TiO2晶体粒径增大,严重时TiO2的晶体结构发生变化,从锐钛矿型转变成金红石型。载体烧结使催化剂的比表面积降低,从而降低催化活性。纯V2O5的熔点为670 ℃,高温操作也会引起V2O5颗粒烧结,最终降低催化活性。

磨损也是脱硝催化剂失活的原因之一。当烟气中的粉煤灰随烟气快速通过催化床层时,形成对催化剂表面的冲刷,久而久之造成磨损,部分活性组分损失而造成催化剂活性降低。由于烟气在通过催化床层径向方向存在压力分布,中心部位的催化剂表面要较边缘部位磨损严重。磨损不仅造成催化剂活性降低,还会造成催化剂蜂窝元件机械强度下降,最终降低脱硝效率。



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