脱硝催化剂中毒的原因都有哪些？

脱硝催化剂中毒一个重要原因与催化剂的种类和成分有很大关系

在 SCR（选择性催化还原）脱硝过程中，催化剂中毒是一个常见的问题，它会导致催化剂活性降低，影响脱硝效率。以下是催化剂中毒的一些主要原因：

1. 碱金属中毒

• 来源：
  • 燃料中的碱金属元素（如钾、钠）是导致催化剂碱金属中毒的主要来源。在燃烧过程中，这些碱金属会以氧化物的形式挥发出来，随着烟气进入 SCR 反应器，然后吸附在催化剂的活性位点上。例如，煤炭燃烧过程中，煤中的碱金属化合物在高温下分解，释放出的碱金属离子就可能引起中毒。
• 中毒机制：
  • 碱金属离子（如 K?、Na?）会与催化剂表面的酸性位点（例如 V - OH 酸性位点，V 为催化剂中的活性成分五氧化二钒）发生反应。它们会中和这些酸性位点，改变催化剂的酸性性质。由于 SCR 反应需要酸性位点来吸附和活化反应物（如氨气和氮氧化物），酸性位点的减少会导致催化剂活性下降。

2. 碱土金属中毒

• 来源：
  • 碱土金属（如钙、镁）主要来源于燃料和添加剂。例如，在一些生物质燃料中含有较高的钙、镁元素；另外，为了控制燃烧过程中的酸性气体排放，可能会添加含有碱土金属的吸附剂，这些物质在燃烧后形成的氧化物或盐类会随着烟气进入 SCR 系统，从而导致催化剂中毒。
• 中毒机制：
  • 碱土金属在催化剂表面沉积后，会覆盖活性位点。同时，它们还可能与催化剂中的活性成分发生化学反应，形成新的化合物。例如，钙可以与催化剂中的二氧化钛（TiO?，一种常见的催化剂载体材料）反应，生成钙钛矿结构的化合物，这种化合物会堵塞催化剂的孔道，阻碍反应物向活性位点的扩散，进而降低催化剂的活性。

3. 重金属中毒

• 来源：
  • 重金属（如砷、铅、汞等）在燃料中的存在是导致催化剂重金属中毒的主要原因。一些劣质煤或者工业废弃物衍生燃料中可能含有较高浓度的重金属。例如，砷在某些含砷矿石的煤炭中含量较高，燃烧后以三氧化二砷（As?O?）等形式进入烟气。
• 中毒机制：
  • 以砷中毒为例，As?O?在催化剂表面会与活性成分（如 V?O?）发生反应，生成砷酸盐。这些砷酸盐会破坏催化剂的活性结构，使催化剂的活性成分失去活性。而且，重金属在催化剂表面的吸附还会改变催化剂的电子性质，影响反应物的吸附和活化过程。

4. 硫中毒

• 来源：
  • 燃料中的硫元素燃烧后生成二氧化硫（SO?），部分二氧化硫在一定条件下会进一步氧化为三氧化硫（SO?）。这些含硫化合物是导致硫中毒的主要物质来源。在燃烧高硫燃料（如高硫煤）的情况下，烟气中的硫氧化物含量会显著增加。
• 中毒机制：
  • SO?会与催化剂表面的氨气（NH?，SCR 反应中的还原剂）反应，生成硫酸铵（(NH?)?SO?）和硫酸氢铵（NH?HSO?）。这些铵盐会在催化剂表面沉积，堵塞催化剂的微孔结构，阻止反应物与活性位点的接触。而且，铵盐的形成和沉积还会导致催化剂的物理结构发生变化，如使催化剂的比表面积减小，进一步降低催化剂的活性。

5. 磷中毒

• 来源：
  • 磷元素主要来源于某些特殊的燃料添加剂或者燃烧过程中的杂质。例如，一些含磷的阻燃剂在燃烧过程中可能会释放出磷化合物，随着烟气进入 SCR 系统。
• 中毒机制：
  • 磷化合物会与催化剂中的活性成分（如 V?O?）发生化学反应，生成磷酸钒等化合物，这些化合物的形成会改变催化剂的化学组成和结构，使催化剂的活性位点减少，活性降低。而且，磷中毒还可能导致催化剂的热稳定性下降，在高温运行环境下更容易失活。