新型波纹式SCR催化剂与蜂窝式催化剂对比研究_展飞.pdf

新型波纹式 催化剂与蜂窝式催化剂对比研究展 飞 展宗城 侯 肖 郭 聪（青岛华世洁环保科技有限公司，山东 青岛）摘 要：介绍了波纹式脱硝催化剂与蜂窝催化剂性能，从孔结构、比表面、几何比表面、体积密度、催化性能、耐热冲击、催化单元、催化模块进行了对比，以期为相关使用人员提供参考意见。关键词：波纹式结构；脱硝催化剂；对比中图分类号：文献标志码：，（，）：，：；（）即选择性催化还原法脱硝技术，是目前已知的最成熟的脱硝技术。催化剂是 脱硝技术的核心，工业上应用的 催化剂主要是钒钛体系。催化剂通常采用模块化结构供应，按照结构分为蜂窝式、板式、波纹式。其中波纹式脱硝催化剂在制造工艺及结构上结合了前两种催化剂的长处，弥补了蜂窝式、板式催化剂的短处，具有脱硝效率高、质量轻、耐磨、抗腐蚀、抗热冲击高的特点。基于板式催化剂市场份额与蜂窝式 催化剂相比较少，本文结合某厂制备的蜂窝型 催化剂和某厂制备的波纹式 催化剂进行对比，分析了波纹式 催化剂优势。原理基本原理：选择吸附在催化剂表面的酸性位，并活化为 ，与气相或弱吸附的 反应，消耗表面活性 物种，生成 和；气相 通过催化剂内传递更新表面，完成催化循环。反应方程：在实际应用中，还原剂 还会发生副反应，导致催化剂活性降低以及产生 等新污染物。主要副反应如下：波纹式 催化剂与蜂窝式 催化剂对比 波纹式与蜂窝式催化剂本文选取的两个厂家的催化剂，均为钒钛体系催化剂，其有效活性组分成分接近，催化剂均为非电力行业固定源低温 脱硝项目，其中波纹式 催化剂采用真空涂覆形式成型，而蜂窝式 收稿日期：；修回作者简介：展飞（），男，硕士，高级工程师，研究方向：环保工程。：年第 期环 保 科 技 催化剂采用挤出式成型方法。不同规格的催化剂除孔径大小有区别外，其他成分均一致。蜂窝式 催化剂一般为均质催化剂。将、等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为 、长度不等的催化剂元件，然后组装成标准模块。波纹式 催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的 为基材，将、等活性成分浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低 氧化率的目的。波纹式 催化剂和蜂窝式 催化剂均有较多的规格型号，本文选用的两个厂家的非电力行业低温（使用温度 ）催化剂型号如表 所示。表 两种催化剂的规格型号波纹式 催化剂规格型号孔高 波（）壁厚（）蜂窝式 催化剂规格型号孔高 波（）壁厚（）形貌分析波纹式 催化剂均匀涂覆在三维孔结构（）纤维中，形成大量中孔、微孔，而蜂窝式 催化剂板结比较厉害，孔道比较单一。丰富的通道，可以提高气体的扩散速率，增加催化剂的反应活性。二种 催化剂 对比见图。孔结构分析对两种催化剂进行孔径分析：波纹式 催化剂比蜂窝式具有更高的比表面积，更大的孔容，主要为介孔主导，可以降低副反应的发生。二种催化剂孔结构对比见图 及表。图 两种 催化剂 对比图 两种 催化剂 及孔容孔径对比 年第 期环 保 科 技 表 两种 催化剂 及孔容孔径数据样品 比表面（）比表面（）孔容（）平均孔径 波纹式蜂窝式 几何比表面积分析波纹式 催化剂，几何比表面积明显高于蜂窝式，其中 孔，蜂窝式、波纹式的几何比表面积分别为 和 ；两种催化剂，折算相同孔数，波纹式催化剂的几何比表面积高约。二种催化剂几何比表面积对比见图。体积密度蜂窝式 催化剂，孔密度提高，体积密度呈升高趋势，其中 孔，体积密度为 ；波纹式 催化剂，折算孔数相同，体积密度明显低于蜂窝式，基于不同孔数，波纹式体积密度低。二种催化剂体积密度对比见图。图 两种 催化剂几何比表面积对比图 两种 催化剂体积密度对比 催化剂性能测试条件：，氨氮摩尔比:，。波纹式 催化剂比蜂窝式 催化剂在低温时具有更优异的活性，具体表现为：波纹式 催化剂在 ，出口 ，转化率 ；此时蜂窝 催化剂，转化率 ；蜂窝式 催化剂需在 ，出口 ，转化率 。进一步验证，波纹式催化剂三维孔结构可以提高催化剂的低温反应活性。二种催化剂转化率对比见图。热冲击测试条件：升温，降温。蜂窝 催化剂孔壁出现开裂，波纹式 催化剂无开裂现象。波纹式 催化剂内部由柔性纤维交织构成骨架，具有优异的抗热冲击性能。波纹式 催化剂升温速率可达 ，蜂窝 催化剂升温速率不超过 。二种催化剂热冲击对比见图。年第 期环 保 科 技 催化单元与催化模块波纹式催化剂单元：（）；重量约 个；模块：安装 层；密封：采用热膨胀衬垫密封，密封面积小。蜂窝式催化剂单元：（）；重量约 个；模块：多个催化剂单元组装，数量多、截面小，组装复杂，不易更换；密封：密封面积大，尺寸精度要求高，易发生泄漏。二种催化剂组装对比见图。图 两种 催化剂转化率对比图 两种 催化剂热冲击对比图 两种 催化剂组装对比 应用领域蜂窝式 催化剂：主要应用在燃煤电站、烧结炉、水泥、玻璃、陶瓷等的窑炉，烟气中颗粒物较多，对催化剂性能要求较低。波纹式 催化剂：主要应用在燃气轮机、石油裂化、垃圾焚烧等领域，这些行业烟气中颗粒物较少（或除尘后进行脱硝），炉体空间受限，催化剂空速较大，对催化剂性能要求较高 结论本结论仅限于所选取两种类型的催化剂样品，与蜂窝式 催化剂相比，在含尘量较低，对空速要求较高的工况下，波纹式 催化剂具有一定的优势：（）波纹式 催化剂具有三维孔结构，提高气体与催化剂的接触面积，进而提高催化剂低温反应活性。（）波纹式 催化剂几何比表面积大，同等工况可减少使用体积，体积密度低，减少脱硝工程投资。（）波纹式 催化剂具有优异的抗冲击性能，催化单元大，减少密封面积，便于安装。参 考 文 献 ，（）：贺亚飞，李立，蒋宗安，等 波纹式脱硝催化剂及在燃煤电厂的应用 中国环保产业，（）：赵毅，孙中豪，曾韵洁 低温 脱硝催化剂的研究进展 化工环保，（）：年第 期环 保 科 技