安徽晨晰潔凈科技有限公司聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，歷經(jīng)多年實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、工業(yè)化測(cè)試及應(yīng)用，成功研發(fā)出一款非釩鈦體系，適用于超低溫、低硫環(huán)境的新型SCR脫硝催化劑填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超低溫脫硝技術(shù)的空白。

1、背景

SCR脫硝作為大氣環(huán)保治理的重要一環(huán)，其工藝已成熟，但SCR脫硝的核心——催化劑，還存在諸多不足。如傳統(tǒng)催化劑基本是釩鈦體系，其起活溫度在180℃以上，但現(xiàn)實(shí)中存在著大量排放溫度低于180℃的煙氣，或經(jīng)脫硫、除塵治理后溫度低于180℃的各類(lèi)煙氣進(jìn)行脫硝處理時(shí)，在不改變?cè)泄に囋O(shè)備的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)釩鈦體系催化劑無(wú)法滿(mǎn)足此類(lèi)裝置的脫硝需求，因此亟需一款超低溫、高活性的新型SCR脫硝催化劑來(lái)解決這一問(wèn)題。

針對(duì)超低溫脫硝領(lǐng)域催化劑的空缺，安徽晨晰潔凈科技有限公司聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，歷經(jīng)多年實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、工業(yè)化測(cè)試及應(yīng)用，成功研發(fā)出一款非釩鈦體系，適用于超低溫、低硫環(huán)境的新型SCR脫硝催化劑（催化劑型號(hào)：CDM-2CXTX，專(zhuān)利號(hào)：ZL：201610257241.3），填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超低溫脫硝技術(shù)的空白。

2、CDM-2CXTX催化劑的研發(fā)歷程

2017~2018年：對(duì)CDM-2CXTX催化劑進(jìn)行立項(xiàng)，并開(kāi)展催化劑的配方小試和催化劑成型、制作方法等研究；

2018~2019年：完成CDM-2CXTX催化劑成型配方確定、放大試驗(yàn)，并完成中試平臺(tái)搭建、產(chǎn)品評(píng)價(jià)等研究；

2019~2021年：完成三聯(lián)供機(jī)組超低溫SCR脫硝、催化劑制作焙燒工段脫硝、隧道窯煙氣除塵及超低溫脫硝等工業(yè)化應(yīng)用案例。同期，完成催化劑工業(yè)化廠房建設(shè)并實(shí)現(xiàn)催化劑量產(chǎn)。

3、CDM-2CXTX催化劑性能指標(biāo)

4、CDM-2CXTX催化劑性能檢測(cè)及工業(yè)化測(cè)試

4.1 中石化催化劑工程研究院性能檢測(cè)

4.1.1 檢測(cè)條件

200mg催化劑，40~60目，500 ppm NO，500 ppm NH3，5%O2，N2平衡，反應(yīng)氣總流量500ml/min，空速約6000h-1。

4.1.2 檢測(cè)結(jié)果

以NOx轉(zhuǎn)化率來(lái)評(píng)價(jià)催化劑活性好壞，該樣品表現(xiàn)出了較好的低溫活性，125℃時(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率接近95%，175℃時(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率接近100%。一直到250℃，樣品都能維持較高的脫硝效率。隨著溫度繼續(xù)升高，NOx的去除效率逐漸下降，350℃時(shí)NOx的去除效率僅為65%。

4.1.3 檢測(cè)結(jié)論及推測(cè)

該種催化劑的低溫活性較為優(yōu)異，在中高溫的催化劑活性較差，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意活性溫度區(qū)間。

樣品有可能是采用液相合成法（例如堿性條件下的沉淀法、堿性條件下水熱反應(yīng)法等）先制備出活性材料，之后再加少量粘結(jié)劑對(duì)其進(jìn)行粘接，通過(guò)擠出成型得到短圓柱狀催化劑。推測(cè)催化劑的焙燒溫度較低，且焙燒溫度較低的原因是為了維持超低溫SCR催化劑的活性。

該測(cè)試過(guò)程是在無(wú)硫、干燥氣體環(huán)境下進(jìn)行的，實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用中應(yīng)考慮SO2、水氣對(duì)脫硝活性的負(fù)面影響。

4.2 三聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）煙氣測(cè)試

4.2.1 催化劑工業(yè)化測(cè)試工藝

工業(yè)化測(cè)試選用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）煙氣，進(jìn)口煙氣中SO2濃度＜10mg/Nm3、NOx濃度約900mg/Nm3、水蒸氣含量約15.0%(vol)、進(jìn)口煙氣溫度在130~180℃、空速為4400h-1。

CDM-2CXTX型催化劑應(yīng)用于CCHP系統(tǒng)脫硝裝置工藝流程如圖1所示。

圖1 工業(yè)顆粒狀CDM-2CXTX催化劑冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)煙氣脫硝

4.2.2 催化劑效率測(cè)試

對(duì)CCHP系統(tǒng)煙氣脫硝系統(tǒng)按照溫度梯度依次降低的順序進(jìn)行測(cè)試。

圖2 脫硝溫度-效率曲線

從圖2中顯示的CDM-2CXTX催化劑在CCHP系統(tǒng)煙氣脫硝工業(yè)化測(cè)試結(jié)果來(lái)看，當(dāng)煙氣溫度低于130℃時(shí)，脫硝效率低于80%；在反應(yīng)溫度130~145℃時(shí)，脫硝效率可以穩(wěn)定在80%~90%；在反應(yīng)溫度145~160℃時(shí)，脫硝效率可以保持在90%~95%；在反應(yīng)溫度160~170℃時(shí)，脫硝效率可以保持在95%以上。同時(shí)可通過(guò)降低催化劑應(yīng)用空速，增加催化劑用量來(lái)進(jìn)一步提高脫硝效率，達(dá)到超低或近零排放要求。

4.3生物質(zhì)鍋爐煙氣測(cè)試

測(cè)試煙氣為生物質(zhì)鍋爐煙氣，測(cè)試裝置進(jìn)口溫度在130~150℃、進(jìn)口氮氧化物濃度100~300mg/m3波動(dòng)。具體測(cè)試結(jié)果如下：

進(jìn)出口溫度在140℃左右，進(jìn)口煙氣NOx含量為133.3mg/m3，CO含量為10421.1mg/m3。噴氨后NOx含量降至21mg/m3以?xún)?nèi)，出口溫度在90~150℃之間，脫硝效率在84.1%以上。脫硝效率圖如下圖：

5、CDM-2CXTX型催化劑失活、再生及循環(huán)利用

CDM-2CXTX型催化劑適合低溫、低硫的環(huán)境使用，這是因?yàn)榈蜏丨h(huán)境下的硫容易與還原劑氨形成硫銨鹽，堵塞催化劑微孔；此外硫也容易與催化劑活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，致使催化劑中毒失活。實(shí)際上，大部分工業(yè)尾氣排放中都含有SO2，因此催化劑的失活后的再生及循環(huán)利用具有重要意義。對(duì)于失活后的CDM-2CXTX型催化劑，通過(guò)洗滌-煅燒技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行再生處理，對(duì)再生的CDM-2CXTX型催化劑進(jìn)行SCR效率評(píng)價(jià)，相同工況條件下與新催化劑對(duì)比發(fā)現(xiàn)：130～180℃溫度區(qū)間的NOX轉(zhuǎn)化率均達(dá)到95%以上，再生催化劑脫硝效率已基本恢復(fù)到新催化劑的水平。

CDM-2CXTX型催化劑具備再生及循環(huán)利用的條件，為超低溫催化劑在有硫環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了可能性，同時(shí)超低溫催化劑為非釩鈦體系，無(wú)毒無(wú)害，環(huán)境友好，失活或廢催化劑可由我司直接回收處理或循環(huán)利用，可以實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，避免了固廢產(chǎn)生以及資源浪費(fèi)，解決業(yè)主后顧之憂(yōu)。

6、應(yīng)用前景及優(yōu)勢(shì)

CDM-2CXTX型催化劑在低溫下的高活性性能，使其適用于包括垃圾焚燒、燃?xì)忮仩t、生物質(zhì)鍋爐、活性焦尾氣等各種溫度低于180℃或經(jīng)過(guò)脫硫除塵后溫度低于180℃的工業(yè)尾氣的脫硝治理中。新型催化劑在工業(yè)裝置實(shí)際應(yīng)用中有以下優(yōu)勢(shì)：

①、新型超低溫SCR脫硝催化劑在130～180℃的低溫區(qū)間內(nèi)脫硝效率依然保持較高的脫硝效率（不低于85%），不需要像中低溫催化劑一樣需要補(bǔ)燃提溫，減少了能耗和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用；同時(shí)節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)行“碳中和”與“碳達(dá)峰”的指導(dǎo)思想。

②、催化劑采用顆粒型，相較于蜂窩狀，具有機(jī)械強(qiáng)度高、比較面積大、低溫高活性等特性。

③、超低溫催化劑活性組分為非釩系環(huán)境友好型物質(zhì)，不屬于危廢，催化劑失活后我公司承諾免費(fèi)回收。

④、不需要對(duì)現(xiàn)有裝置特別是各類(lèi)鍋爐裝置進(jìn)行改造，易實(shí)施，裝置對(duì)接時(shí)間短，不影響現(xiàn)有裝置正常生產(chǎn)。

7、結(jié)論與展望

經(jīng)過(guò)安徽晨晰潔凈科技有限公司與中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所多年研發(fā)，提供了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非釩鈦體系、低溫高活性CDM-2CXTX型催化劑，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，解決了現(xiàn)有釩鈦體系催化劑無(wú)法滿(mǎn)足排放溫度低于180℃或經(jīng)脫硫、除塵治理后溫度低于180℃的各類(lèi)煙氣脫硝的問(wèn)題，CDM-2CXTX型催化劑的應(yīng)用無(wú)需對(duì)原工藝、設(shè)備進(jìn)行改造或進(jìn)行煙氣加熱，節(jié)能效果顯著，且投資省、工期短，易實(shí)施。

安徽晨晰潔凈科技有限公司將繼續(xù)深入開(kāi)展自主創(chuàng)新與研發(fā)工作，提供性能更優(yōu)的超低溫催化劑。針對(duì)不同的煙氣工況制定相適應(yīng)的煙氣治理方案，幫助業(yè)主解決超低溫度、超高濃度的煙氣達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)超低乃至近零排放。同時(shí)，竭誠(chéng)歡迎廣大環(huán)保同仁，以求共同發(fā)展，合作共贏。

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