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元琛科技:国内外SCR脱硝催化剂发展概况(上)

来源:元琛环保科技 官网:/ 点击:354次

选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)是控制氮氧化物(NOx)排放的最为关键的技术,广泛应用于热电厂、焚烧厂等工业烟气脱硝,以及柴油机动车尾气净化。该技术以尿素、氨水或液氨产生的NH3为还原剂,核心是催化活性好、选择性高、机械强度高且运行稳定的脱硝催化剂。SCR催化剂从最初电力脱硝行业的传统钒钛催化剂的普及应用,到目前应用于钢铁、玻璃等非电行业的低温催化剂的广泛研究,其发展和应用得到突破性进展。传统钒钛催化剂的发展已经相对成熟,但应用范围窄,条件苛刻;低温催化剂存在易中毒、寿命低、工况适用性等问题亟需解决。SCR催化剂成型工艺是其应用与工业推广的关键所在,我国在传统催化剂成型技术取得全面性普及与推广,但相比国外催化剂的应用效果不佳;近几年低温SCR催化剂的研究工作取得突破性成果,应用和推广有待工程校验。因此,通过深入研究催化剂生产技术和成型工艺,研发经得住实际工程考验的具有自主知识产权催化剂是未来SCR技术发展的重要环节。

1 传统SCR脱硝催化剂发展历程

1.1 国外SCR催化剂的应用

美国Engelhard 公司在1957年首次成功研发SCR 催化剂,由Pt、Rh 和Pb 等贵金属构成,具有很高的催化活性,但造价昂贵、温度区间窄、易中毒,不适于工业应用。日本日立、三菱重工等生产的V2O5(WO3)/TiO2(钒钛系)催化剂较早实现商业化应用。20世纪七八十年代,日本和欧美相继建造多套脱硝系统,钒钛系SCR 催化剂的商业应用趋于成熟,主要应用于电力行业烟气污染控制。近30年SCR催化剂在研究和应用方面都取得一定进展,具体发展过程如图1。发展至今,传统SCR催化剂生产与应用技术已得到普及,但核心技术由国外的几家大型公司掌握,如美国康宁公司、德国鲁奇公司、日本BHK公司等。

1.2 国内SCR催化剂的发展状况

我国环保行业起步较晚,SCR催化剂的应用滞后于西方国家。1999年,大陆首次引入SCR脱硝催化剂用于火电行业的烟气治理,随后10 年不断推广及普及。截至2012年,国内已投运烟气脱硝机组容量为120GW,并且近5年有不断上升的趋势,2016年火电脱硝机组占比高达91.7%(详见表1)。“十一五”期间,我国NOx排放总量呈逐年上升趋势,2011年高达2405万t(工业源占71.9%);而《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)的严格执行及SCR脱硝机组满负荷投运,NOx排放总量逐年降低,2017年的排放量已降至1700万t左右。

近年,电力行业SCR催化剂普及率接近饱和,面对日益严峻的环保压力,在电力行业减排能力有限的情况下,非电行业(钢铁、焦化、水泥、玻璃)NOx 减排将成为重点。我国的脱硝市场还将不断扩大,SCR催化剂需求缺口也将扩大。2006年之前,国内的催化剂供应基本依赖国外,随着脱硝产业的推进,国内公司建立起相应的催化剂生产基地,来不断满足日益增长的需求。对于传统钒钛系催化剂的发展,首先任务是尽快实现完全自主国产化,并节省生产成本,增加市场竞争力;同时加快传统催化剂的改性研究,拓宽适用范围,延长使用寿命。



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