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绿色高效稀土催化剂 为“大年夜烟囱”强力去污

   日期:2019-08-14     来源:中国有色金属报    浏览:12090    评论:0    
核心提示:日前,内蒙古希捷环保科技无限义务公司(以下简称“希捷环保”)对外公布消息称,其自立研产临盆的稀土基脱硝催化剂已安然应用逾越24000小时,性能稳定,仍在安然运转中。
       日前,内蒙古希捷环保科技无限义务公司(以下简称“希捷环保”)对外公布消息称,其自立研产临盆的稀土基脱硝催化剂已安然应用逾越24000小时,性能稳定,仍在安然运转中。

脱硝催化剂指应用在电厂SCR(选择性催化复原)脱硝体系上的催化剂,是在SCR反响中,促使复原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在必定温度下产生化学反响的物质。并且,脱硝催化剂是电厂临盆中烟气排放环节应用的相当重要的一种材料,关乎情况保护和企业临盆的成败。

“全新的SCR烟气脱硝装配采取高尘型工艺设计,反响器安排在省煤器与空气预热器之间,SCR反响器内安排4层催化剂,每层排布5×9个模块,每个模块内72条产品。经过测试,脱硝效力与氨逃逸、SO2SO3转化率、反响器全体烟气阻力、氨耗量等目标都考察合格。”希捷环保总经理王志平易近简介说。

传统脱硝催化剂有必定伤害

二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)作为大年夜气的重要污染物,一向是污染管理的重点。据猜想,到2030年,我国在基准国情下氮氧化物排放量将达到35.4兆吨。

“个中固定源(火电厂,水泥厂,锅炉等)排放量约占总排放量的50%阁下,是减排的关键地点。而对火电厂等企业排出的污染物停止脱硝的关键就在于催化剂,催化性能的高低直接影响到脱硝体系的全体脱硝效力。”王志平易近说。

据懂得,传统的脱硝催化剂重要以钒基脱硝催化剂为主,投放市场较早,技巧成熟、应用较广。钒基脱硝催化剂核心技巧经久控制在多数蓬勃国度手中,虽然近年来国产化率赓续晋升,然则仍有很多性能待优化。

“另外,钒钛系脱硝催化剂具有必定毒性,仍会对情况形成必定程度污染。基于这些现实,在全国范围内研究具有自立知识产权、高效低本钱的稀土无毒SCR脱硝催化剂具有极其重要的意义。”南京工业大年夜学传授祝社平易近表示。

“其实,钒钛系脱硝催化剂应用的重要活性成分是五氧化二钒(V2O5),它是一种高毒物质,按照职业性接触毒物伤害水等分级属于高度伤害,对人体的呼吸体系和皮肤会产生严重伤害。是以,用新产品完成替换是势在必行的。”祝社平易近说。

自此,如安在催化剂中充分应用好稀土材料独特的4f轨道构造和优良的氧化复原性质,成为高新技巧企业研发团队研究的重点。

最大年夜程度优化催化剂性能

在位于包头市的华能淄博白杨河发电无限公司六号炉,笔者近间隔不雅察和懂得了SCR脱硝体系和稀土基脱硝催化剂。技巧人员简介,稀土基脱硝催化剂的活性成分是由镧、铈、钇等稀土元素氧化物和其他过渡金属氧化物构成,以钛基陶瓷为第一载体、钛锆复合金属氧化物为第二载体,应用稀土元素具有在未充斥电子的4f轨道构造内,作为催化剂活性成分应用时,表示出电子“存储器”的性质,有效地贮存伴氧空位构成产生的自在电子,进而充分促进分子氧的吸赞成活化。产品完全摆脱了传统催化剂五氧化二钒的成分,还针对钒基脱硝催化剂的各项性能停止了优化。

王志平易近说:“层流和湍流是流体活动的一种性质。流体活动时,假设流体质点的轨迹是有规矩的滑腻曲线,这类活动叫层流,没有这类性质的活动叫湍流。比如说发电厂等在排烟的过程当中,烟气在催化剂内从湍流改变成层流,灰分颗粒其实不服从层流形式,而是偏向于翻转并在全部通道长度内冲击催化剂内壁,因此其磨损从上至下是均匀的,如许一来,体积大年夜密度小的薄壁催化剂应用时间非常无限。”

在一种资估中,掺入大批其他元素或化合物,以使材料产生特定的电学、磁学和光学性能,从而具有实际应用价值或特定用处的过程称为搀杂。研究团队在脱硝催化剂高强度、高比外面、可控孔制备技巧方面,完成了成孔剂γ-Al2O3和离子搀杂的晶型、晶粒、孔数量、构造、分布的一系列调控,增长了比外面和催化活性;处理了高活性与高强度、高耐磨性能间的抵触;从而有效地延长了催化剂的应用寿命。

“钒钛系催化剂还有一个致命的成绩,即当烟气温度在300℃以下时,催化性能会降低,活性会降低。而希捷环保的核心技巧,将稀土基SCR烟气脱硝催化剂的性能完成了最大年夜程度优化。”希捷环保的总工程师周广贺评价说。

团队起首经过过程Zr4+等助催化离子搀杂,停止了构造与缺点调控,初次发明材料构造缺点会激起催化剂外面酸性位变更,进而提出多元氧化物同时存在B、L酸性位的新假说,拓宽了催化剂活性温度窗口。

其次,技巧团队冲破了传统催化剂支撑体仅限于骨架功能的概念。提出多相蜂窝陶瓷,由于多孔薄壁的特点,大年夜大年夜增长了载体的几何外面积并改良了抗热冲击性能,是催化载体的好材料。并根据此特点,创造了助催化脱硝功能的Al2TiO5-TiO2-SiO2多相蜂窝陶瓷支撑体,应用国产TiO2、SiO2、Al2O3为原料经过过程化学润饰、纳米改性和引入非化学计量,使得支撑体的外面构造缺点氧空位增长、外面酸性进步、比外面积加大年夜、脱硝活性加强,支撑体的强度增长、热收缩系数大年夜大年夜降低。

曾经过24000小时的考验

据懂得,希捷环保公司多年来依托南京工业大年夜学材料化学工程国度重点实验室技巧,在国度天然迷信基金、国度863筹划专项、国度科技支撑筹划的支撑下,成功研产临盆出具有我国自立知识产权、符合国度标准(GBT34700-2017)的稀土型选择性催化复原(SCR)脱硝催化剂,弥补了国表里烟气脱硝催化剂技巧的空白,技巧性能达到了国际抢先程度。

王志平易近表示,新产品的市场前景是基于临盆近况的:“钒钛系催化剂的应用寿命普通为3年(24000小时),据测算,自2015年起,我国每年产生调换上去的钒钛系有毒脱硝催化剂将多达30万立方米~40万立方米,大年夜量放弃有毒催化剂如保管或处理欠妥,极易污染泥土及地下水,给情况二次污染带来巨大年夜的隐患。”

据懂得,以我国今朝的技巧程度,火电厂等企业调换上去的钒钛系有毒脱硝催化剂,其危废处理费用达6000元每立方米~7000元每立方米,这无疑额外增长了企业包袱。

“并且情况保护税律例定,对废钒钛系脱硝催化剂等类似风险废物每吨征收1000元的情况保护税,这是稀土脱硝催化剂等浅显固体废物的40倍。”王志平易近说。据测算,十三五时代,我国约有85万立方米阁下的催化剂在运转应用,假设全部调换为稀土脱硝催化剂,每年将增添“大年夜烟囱”排出风险废物30万立方米。另外,稀土脱硝催化剂的临盆还能完成我国南方镧铈轻稀土资本的均衡应用,促进我国稀土家当安康生长。

今朝,希捷环保曾经依附专利技巧建立起年产5万立方米稀土基SCR烟气脱硝催化剂临盆线,产品实用于燃煤电厂、工业燃煤锅炉、水泥、焦化、生物发电、石油焦熄灭企业的氮氧化物污染物管理。

王志平易近表示:“产品自投放市场以来,已成功应用于100余项脱硝工程,催化剂最长曾经运转逾越24000小时,但依然运转优胜,今朝仍在应用中。”

 
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