摘要： 選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù),主要應(yīng)用在火電廠脫硝和汽車尾氣處理兩個(gè)領(lǐng)域.在SCR工藝體系中,催化劑是重要組成部分,它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響SCR體系的脫硝效果.目前國內(nèi)最常用的SCR催化劑是以V2O5/TiO2為主的鈦基釩類催化劑.未來十年,國內(nèi)的SCR催化劑行業(yè)將進(jìn)入平穩(wěn)需求階段,但由于國內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)能仍低于市場規(guī)模,因此本行業(yè)仍然具備著持續(xù)上升的空間。

1 氮氧化物排放以及治理現(xiàn)狀

隨著我國道路車輛的飛速增長以及火電廠等電力行業(yè)的大力發(fā)展，氮氧化物的污染問題日益嚴(yán)重。2011年《我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》和《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的發(fā)布是我國治理氮氧化物污染的重要里程碑。經(jīng)過近十年的努力，我國的氮氧化物減排治理已經(jīng)取得成效，自從2012 年開始氮氧化物的排放量逐年下降，到2018 年已經(jīng)降低至1 600t 左右。

2 SCR脫硝催化劑技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù)，其催化劑是重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響SCR 體系的脫硝效果。

按照不同的分類方法，SCR催化劑可以分為多種類型：

（1）按活性組分分類，第一類為鉑、釕、鈀等貴金屬，第二類是以V2O5 為主的釩、鎢、鉬的氧化物，第三類是含鐵、鈰、錳、鉍和銅的復(fù)合氧化物。

（2）按載體分類：第一類以為TiO2 為主的氧化物、第二類為活性炭，第三類為沸石分子篩。

（3）按溫度分類：低溫（＜ 300 ℃）、中溫（260~400℃），高溫（345~590 ℃）。

（4）按結(jié)構(gòu)分類：蜂窩式、平板式或波紋式。

對SCR催化劑相關(guān)專利進(jìn)行檢索分析，自2010 年開始全球SCR 催化劑相關(guān)的專利申請量仍有著持續(xù)上升的趨勢（圖1），直至到2016 年，專利申請呈飽和態(tài)勢，從2017 年開始，專利申請量逐年下降。其中，中國專利的發(fā)展趨勢與全球發(fā)展趨勢相同，但專利申請量低于日本和歐美等技術(shù)先進(jìn)國家和地區(qū)。

截止2019 年9 月底，SCR 催化劑全球?qū)＠闹饕暾埲朔譃閮深悾阂活惼髽I(yè)為車企，其對于SCR 催化劑的研究主要應(yīng)用于車用尾氣處理應(yīng)用領(lǐng)域，豐田、通用、福特以及現(xiàn)代均有較多的專利布局。而另一類企業(yè)為化工企業(yè)，其對于SCR 催化劑的研究應(yīng)用領(lǐng)域較廣，既可應(yīng)用于車用尾氣排放的控制，也可應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備排放處理，國際知名的莊信萬豐和巴斯夫等均位于專利申請量的前列。

而中國專利的主要申請人則分為三大類：前兩類與全球?qū)＠闹饕暾埲艘恢�，其中，在第二類化工企業(yè)中，大唐環(huán)保以及江蘇龍?jiān)醋鳛閲a(chǎn)企業(yè)，其專利申請量位于前列。第三類申請人為高校和研究機(jī)構(gòu)。這也表明，我國的SCR 相關(guān)技術(shù)仍有部分處于實(shí)驗(yàn)室階段的理論研究，真正全面地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品應(yīng)用仍然需要一定的時(shí)間。

3 SCR脫硝催化劑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)使用的SCR 催化劑主要分為進(jìn)口和國產(chǎn)兩種，其中，歐美和日韓均有成熟的技術(shù)，這些產(chǎn)品以蜂窩式的鈦基釩類催化劑為主導(dǎo)，其主要情況如下。

專利C N 1 0 9 4 7 7 4 0 9 A 、CN106659974A 介紹了德國Argillon公司的催化劑，它以蜂窩式、平板式為主， 活性物質(zhì)為Pt、釩類氧化物， 載體為TiO2、ZrO2、SiO2、CeO2 和Al2O3 的一種或幾種。專利CN108290151A 介紹了丹麥Topsoe 的波紋式或平板式催化劑， 其催化劑體系為V2O5/TiO2。專利CN106824168A 介紹了日本觸媒化成的蜂窩式催化劑，其載體為TiO2 形成的無機(jī)單一氧化物、和/ 或W、Mo、Si 及V 組成的組中的至少1 種與Ti 的無機(jī)復(fù)合氧化物，活性成分釩、鉬、錳、鑭、釔及鈰組成的組中的至少1 種。專利CN105378244B 介紹了美國CORMETECH 的蜂窩式催化劑，其主要為釩基催化劑、沸石基催化劑（如Cu- 沸石或Fe- 沸石催化劑）。專利CN107597178A 介紹了奧地利Ceram 公司的蜂窩式分子篩型催化劑，其中分子篩為ZSM-5、BETA 或SAPO-34，金屬離子為銅、鐵或錳。

隨著日益增長的脫硝技術(shù)升級和SCR 催化劑需求，我國的相關(guān)企業(yè)也在不斷地成長，他們通過對外引進(jìn)、自主開發(fā)等手段也開發(fā)了國產(chǎn)的SCR 催化劑產(chǎn)品，目前，大唐南京、江蘇龍?jiān)�、江蘇萬德、東方凱特瑞等產(chǎn)能均可達(dá)到10 000 m3/a 以上，而主要的催化劑類型仍然是蜂窩式的V2O5/TiO2。

4 SCR脫硝催化劑市場發(fā)展前景

目前，我國SCR 催化劑的主要市場集中在火電廠和汽車尾氣處理兩個(gè)領(lǐng)域。基本假設(shè)如下：未來五年，火電廠領(lǐng)域，新增火電廠的平均裝機(jī)容量為3 000 萬千瓦時(shí)，平均每億千瓦的裝機(jī)量需要消耗8 萬m3 催化劑，而每年有更換需求的機(jī)組為總裝機(jī)量的10%。而在汽車尾氣處理領(lǐng)域，汽油車和柴油車平均每升排量對應(yīng)1 L和2 L 催化劑，汽油車平均排量為1.2 L，柴油車平均排量為4 L。

基于上述假設(shè)，SCR 催化劑的市場發(fā)展前景如圖 2所示。自2015 年，由于火電廠的裝機(jī)容量的增幅減緩以及汽車產(chǎn)量趨于平穩(wěn)，催化劑市場呈現(xiàn)下降趨勢，但平均維持在每年15 萬m3 的市場規(guī)模，行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)相對平穩(wěn)的成熟階段，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模在50~70 億。但由于國內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)能仍低于市場規(guī)模，因此本行業(yè)仍然具備著持續(xù)上升的空間。

5 結(jié)語

未來，SCR 催化劑行業(yè)的市場規(guī)模將處于平穩(wěn)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而國產(chǎn)的SCR 催化劑雖然已經(jīng)滿足市場的基本需求，但是從產(chǎn)品的壽命和可靠性方面仍需提升。為了減少催化劑的失活現(xiàn)象，提升催化劑的壽命，改進(jìn)催化劑活性組分、開發(fā)新型載體材料、調(diào)整反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)反應(yīng)啟動(dòng)和運(yùn)行過程中的各項(xiàng)保護(hù)、改進(jìn)吹灰系統(tǒng)以及定期檢測等方面，均將成為重要的研究方向。

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