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SCR脱硝催化剂介绍 应化1101 陈阔 引言 氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包括NO、NO2、N2O等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应及臭氧层的破坏。自然界中的NOx63%来自工业污染和交通污染，是自然发生源的2倍，其中电力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染源占20%。在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的NOx中90%以上是NO，NO2占5%～10%，另有极少量的N2O。NO排到大气中很快被氧化成NO2，引起呼吸道疾病，对人类健康造成危害。 1．催化剂的化学组成 商业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。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例 催化剂 成分 比例(％) 主要原材料 TiO2 78 WO3 9 MoO3 0.5～1 活性剂 V2O5 0～3 纤维(机械稳定性) SiO2 7.5 Al2O3 1.5 CaO 1 Na2O＋K2O 0.1 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，能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。 2. 催化反应原理 催化反应原理是NH3快速吸附在V2O5表面的B酸活性点，与NO按照Eley-Rideal机理反应，形成中间产物，分解成N2和H2O，在O2的存在下，催化剂的活性点很快得到恢复，继续下一个循环，其化学吸附与反应过程如图所示。反应步骤可分解为： （1）NH3扩散到催化剂表面； （2）NH3在V2O5上发生化学吸附；（3）NO扩散到催化剂表面； （4）NO与吸附态的NH3反应，生成中间产物；5）中间产物分解成最终产物N2和H2O；（6）N2和H2O离开催化剂表面向外扩散。80％的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。 蜂窝式 板式 波纹式 图2-23 催化剂结构 表2-3列出了蜂窝式与板式、波纹式催化剂主要性能对比。 表2-3 不同类型SCR催化剂的性能比较 性能参数 蜂窝式催化剂 板式催化剂 波纹式催化剂 成型 陶制挤压，成型均匀，整体均是活性成分 金属作为载体，表面涂层为活性成分 波纹状纤维作载体，表面涂层为活性成分 特点 比表面积大、活性高、所需催化剂体积小；催化活性物质比其他类型多50～70%；催化剂再生后仍保持选择性 表面积小、催化剂体积大；生产简便，自动化程度高；烟气通过性好，但上下模块间易堵塞；实际活性物质比蜂窝式少50% 表面积介于蜂窝式与平板式之间，质量轻；生产自动化程度高；活性物质比蜂窝式少70％；烟气流动性很敏感；上下模块之间易堵塞 基材 整体挤压 不锈钢金属板 玻璃纤维板 催化剂活性 中 低 高 SO2氧化率 高 高 低 压力损失 高 中 低 抗中毒性(As) 低 低 高 堵塞可能性 中 低 中 模块质量 中 重 轻 耐热性 中 中 中 适用范围 高尘及低尘均适用 高尘及低尘均适用 主要用于低尘，也用于高尘 5. SCR脱硝催化剂的重要指标 1.活性温度　　催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应 活性。如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反应温度大多设在280~420℃之间。如果温度过低,反应速度慢,甚至生 成不利于NOx降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活性微晶高温烧结的现象。 2几何特性参数　　2.1节距/间距　　这是催化剂的一个重要指标,通常以P表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应停留时间,同时还 会影响催化剂孔道是否会发生堵塞。对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则:P=d + t　　对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则:　　P=d + t 由于SCR装置一般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于15g/m3(干,标态),如果催化剂间隙过小,就会造成 飞灰堵塞,从而阻止烟气与