Hej tamo! Ja sam dobavljač SCR katalizatora na bazi Fe i u ovoj sam industriji već duže vrijeme. U ovom blogu ću govoriti o tome koji faktori utiču na deaktivaciju SCR katalizatora na bazi Fe.
Prvo, hajde da brzo shvatimo šta su SCR katalizatori na bazi Fe. SCR je skraćenica od Selektivna katalitička redukcija, što je tehnologija koja se koristi za smanjenje emisije dušikovih oksida (NOx) iz vozila i industrijskih procesa. SCR katalizatori na bazi Fe koriste željezo kao aktivnu komponentu, a poznati su po svojim dobrim performansama i ekološkoj prihvatljivosti.
1. Hemijsko trovanje
Jedan od glavnih faktora koji može dovesti do deaktivacije SCR katalizatora na bazi Fe je hemijsko trovanje. Postoji nekoliko vrsta hemijskih otrova koji mogu oštetiti ove katalizatore.
Trovanje sumporom
Sumpor je uobičajen otrov za SCR katalizatore na bazi Fe. Kada su spojevi koji sadrže sumpor, kao što je sumpor dioksid (SO₂), prisutni u ispušnom plinu, oni mogu reagirati s aktivnim mjestima željeza na površini katalizatora. Ova reakcija stvara metalne sulfate, koji mogu blokirati aktivna mjesta i smanjiti sposobnost katalizatora da adsorbira i reagira s NOx. Na primjer, u nekim industrijskim okruženjima gdje su uključene elektrane na ugalj, izduvni plin često sadrži značajnu količinu SO₂. Ako je SCR katalizator na bazi Fe izložen ovom gasu duže vreme, može postepeno doći do trovanja sumporom, što dovodi do smanjenja efikasnosti konverzije NOx.
Trovanje alkalijama i zemnoalkalnim metalima
Alkalni metali poput natrijuma (Na) i kalijuma (K), kao i zemnoalkalni metali poput kalcijuma (Ca) i magnezijuma (Mg), takođe mogu uzrokovati deaktivaciju katalizatora. Ovi metali mogu biti prisutni u izduvnim gasovima zbog nečistoća goriva ili iz ulja za podmazivanje u motorima. Mogu se taložiti na površini katalizatora i promijeniti njegova kemijska i fizička svojstva. Na primjer, mogu smanjiti kiselost površine katalizatora, što je ključno za adsorpciju i aktivaciju molekula reaktanata. U dizel motorima, upotreba goriva ili maziva niske kvalitete može povećati rizik od trovanja SCR katalizatora na bazi Fe.
2. Termička degradacija
Drugi važan faktor je termička degradacija. SCR katalizatori na bazi Fe rade unutar određenog temperaturnog raspona. Ako je temperatura previsoka, to može uzrokovati nekoliko negativnih učinaka na katalizator.
Sinterovanje
Na visokim temperaturama, čestice katalizatora mogu početi sinterovati. Sinterovanje je proces u kojem se male čestice katalizatora spajaju i formiraju veće. Ovo smanjuje površinu katalizatora, što zauzvrat smanjuje broj aktivnih mjesta dostupnih za reakciju. Na primjer, u nekim motorima visokih performansi ili industrijskim procesima s visokotemperaturnim izduvnim plinovima, SCR katalizator na bazi Fe može biti izložen temperaturama iznad svog optimalnog raspona. Vremenom može doći do sinterovanja, što dovodi do značajnog gubitka katalitičke aktivnosti.
Fazna transformacija
Visoke temperature također mogu uzrokovati fazne transformacije u katalizatoru. Kristalna struktura spojeva koji sadrže željezo u katalizatoru može se promijeniti, što može rezultirati gubitkom željenih katalitičkih svojstava. Na primjer, neki oksidi željeza mogu se transformirati iz aktivnije faze u manje aktivnu fazu na visokim temperaturama. Ova promjena faze može poremetiti mehanizam reakcije na površini katalizatora i smanjiti njegovu efikasnost u smanjenju NOx.
3. Fizičko taloženje
Fizičko taloženje različitih tvari na površini katalizatora također može dovesti do deaktivacije.
Taloženje čestica
Čestice, kao što su čađ i pepeo, mogu se taložiti na površini SCR katalizatora na bazi Fe. Čađ se često stvara u dizel motorima tokom nepotpunog sagorijevanja. Kada se ove čestice nakupljaju na katalizatoru, one mogu blokirati pore katalizatora, sprječavajući reaktantne plinove (NOx i amonijak) da dođu do aktivnih mjesta. Ovo je slično kako radi začepljeni filter. Na primjer, kod teških dizel vozila,Filter za čestice dizelamožda neće moći uhvatiti sve čestice, a neke od njih mogu doći do SCR katalizatora, uzrokujući deaktivaciju tokom vremena.
Taloženje ulja i masti
U nekim slučajevima, ulje i mast iz motora mogu procuriti u izduvni sistem i taložiti se na katalizator. Ove organske tvari mogu obložiti površinu katalizatora, smanjujući njegovu sposobnost interakcije s reaktantnim plinovima. Ovo je posebno problem kod starijih motora ili motora sa lošim održavanjem, gdje je veća vjerovatnoća da će doći do curenja ulja.
4. Poređenje sa drugim katalizatorima
Zanimljivo je uporediti SCR katalizatore na bazi Fe sa drugim tipovima SCR katalizatora, npr.SCR katalizator na bazi vanadijuma. Katalizatori na bazi vanadijuma se takođe široko koriste u SCR sistemima. Oni općenito imaju drugačiji odgovor na faktore deaktivacije.
Hemijsko trovanje
Katalizatori na bazi vanadijuma su u nekim slučajevima otporniji na trovanje sumporom u poređenju sa katalizatorima na bazi Fe. Međutim, oni mogu biti osjetljiviji na trovanje alkalnim metalima. S druge strane, katalizatori na bazi Fe mogu biti pod velikim utjecajem sumpora, ali njihov učinak pod izlaganjem alkalnim metalima može varirati ovisno o specifičnoj formulaciji katalizatora.
Termička stabilnost
Katalizatori na bazi vanadijuma često imaju različit temperaturni prozor za optimalan rad. Oni mogu biti stabilniji na višim temperaturama u poređenju sa katalizatorima na bazi Fe u nekim aplikacijama. Ali katalizatori na bazi Fe mogu ponuditi dobre performanse u relativno širem temperaturnom rasponu u drugim slučajevima.
5. Uloga drugih katalizatora u sistemu
U tipičnom sistemu kontrole emisije, SCR katalizatori na bazi Fe često rade u kombinaciji sa drugim katalizatorima, kao što suDiesel oksidacijski katalizator. Performanse ovih drugih katalizatora također mogu indirektno utjecati na deaktivaciju SCR katalizatora na bazi Fe.
Interakcija sa katalizatorom oksidacije dizela
Diesel oksidacijski katalizator (DOC) se obično postavlja uzvodno od SCR katalizatora u sistemu kontrole emisije dizel motora. DOC je odgovoran za oksidaciju ugljen monoksida (CO) i ugljovodonika (HC) u izduvnim gasovima. Ako DOC ne radi ispravno, to može dovesti do povećanja koncentracije CO i HC do SCR katalizatora na bazi Fe. Ove supstance se mogu takmičiti sa NOx za aktivna mesta na SCR katalizatoru, smanjujući njegovu efikasnost u smanjenju NOx. Dodatno, nepotpuna oksidacija u DOC-u može proizvesti međuproizvode koji se mogu taložiti na SCR katalizatoru i uzrokovati deaktivaciju.
Kako ublažiti deaktivaciju
Za rješavanje ovih faktora deaktivacije može se primijeniti nekoliko strategija.
Kontrola kvaliteta goriva i maziva
Upotreba visokokvalitetnih goriva i maziva može značajno smanjiti rizik od trovanja kemikalijama. Na primjer, goriva sa niskim sadržajem sumpora mogu minimizirati trovanje sumporom, a goriva s niskim razinama alkalnih i zemnoalkalnih metala mogu spriječiti njihovo taloženje na katalizatoru.
Kontrola temperature
Održavanje temperature izduvnih gasova u optimalnom opsegu za SCR katalizator na bazi Fe može sprečiti termičku degradaciju. To se može postići pravilnim podešavanjem motora ili upotrebom uređaja za kontrolu temperature u industrijskim procesima.
Dizajn i regeneracija katalizatora
Napredni dizajn katalizatora može poboljšati otpornost katalizatora na deaktivaciju. Na primjer, dodavanje određenih aditiva u formulaciju katalizatora može poboljšati njegovu stabilnost protiv hemijskih otrova i visokih temperatura. Dodatno, neki SCR katalizatori na bazi Fe mogu se regenerisati. Metode regeneracije mogu uključivati termičku obradu ili hemijsko čišćenje kako bi se uklonile nataložene supstance i obnovila aktivnost katalizatora.
Ako ste na tržištu visokokvalitetnih SCR katalizatora na bazi Fe ili želite saznati više o tome kako optimizirati njihove performanse, ne ustručavajte se kontaktirati. Tu smo da vam pružimo najbolja rješenja i podršku za vaše potrebe kontrole emisije. Kontaktirajte nas za detaljan razgovor i pregovore o nabavci!
Reference
- Johnson, TV (2009). Dodatna obrada izduvnih gasova dizel motora za kontrolu NOx: status i izgledi. Catalysis Today, 149(1 - 2), 2 - 21.
- Liu, X., & Yang, RT (2012). Nedavni napredak u selektivnoj katalitičkoj redukciji NOx sa NH₃ korištenjem zeolitnih katalizatora s razmjenom metala. Chemical Society Reviews, 41(19), 6215 - 6233.
- Olsson, L., & Fridell, E. (2011). SCR katalizatori. Topics in Catalysis, 54(13 - 14), 1081 - 1103.
