脱硝催化剂中毒的原因

摘要：催化剂中毒是指催化剂的活性因接触少量的杂质而使活性显著下降，使催化剂丧失催化作用的物质，称为催化剂的毒物。烟气中的成分，特别是粉尘中的碱金属、碱土金属和P2O5和烟气中的As2O3蒸汽等都会使得催化剂活性下降。下面来了解下脱硝催化剂中毒的原因及处理方法。

一、脱硝催化剂中毒的原因

脱硝催化剂中毒简单来说就是指其反应活性位点，被其他离子占据或表面物质阻碍氧化剂还原剂无法接触，导致的脱硝效率、活性等性能下降的现象。主要包括：砷（As）中毒、SO3中毒、碱金属（Na、K）中毒、碱土金属（Ca）中毒。

1、砷（As）中毒

在燃煤电厂的实际运行当中，砷中毒是引起脱硝催化剂活性下降的主要原因之一，如果煤中砷的质量分数超过3×10-6，SCR脱硝催化剂的寿命将降低30%左右。脱硝催化剂的活性下降将会对脱硝系统及下游设备的运行造成不良影响，甚至会导致NOx超标排放。

2、SO3中毒

大量的脱硝催化剂都显示了良好的低温脱硝性能，然而，低温下so2引起的脱硝催化剂的中毒，是一个世界性的难题，是目前困扰低温脱硝脱硝催化剂应用的关键。即使在经过脱硫装置后，烟气中残留的少量so2，一方面与还原剂氨气发生反应，生成硫酸铵盐，堵塞脱硝催化剂的孔洞并覆盖脱硝催化剂的活性位，降低脱硝催化剂的活性。

3、碱金属中毒（Na、K）

碱金属可直接与催化剂活性组分反应，使催化剂表面酸性下降，降低活性组分的可还原性，致使催化剂失去活性。

4、碱土金属中毒（Ca）

飞灰中的游离CaO和催化剂表面吸附的SO3反应生成CaSO4，CaSO4在催化剂表面结垢，阻止了反应物质向催化剂表面的扩散和向催化剂内部扩散。

二、脱硝催化剂中毒怎么处理

1、砷中毒（As）

砷（As）中毒是由于烟气中含有气态的As2O3引起的。As2O3分散到催化剂内并固化在活性、非活性区域，使反应气体在催化剂内的扩散受到限制，且毛细管遭到破坏。

应对策略：

①为了缓解催化剂的As中毒，可以在烟气中喷入一定量的CaO与As结合，进行固化有害元素砷，减少催化剂的中毒情况。

②进行孔结构调整。气态As2O3在催化剂中的扩散和沉积受催化剂孔结构的影响比较大，生产催化剂时，通过控制造孔剂种类级均化程度控制孔分布形式，可减少氧化砷在毛细孔中的“毛细冷凝”现象。通过对载体TiO2形成的大、中、微孔处理。其中，中孔被认为可以有效容纳砷及其他有毒物质，即使部分孔产生毒化现象，反应物仍可以扩散至活性位点进行反应。通过此工艺，高砷工况下，其活性衰减为新鲜催化剂的90%左右，说明我司此工艺催化剂有较好的抗砷中毒能力。

③进行配方优化升级。在钒钛系催化剂中，Mo有助于提升砷中毒能力，合理添加MoO3可以提高催化剂抗砷中毒能力。

④催化剂表面SO42-的存在可以提高抗砷中毒能力。SO42-的存在可以降低As2O3对于催化剂表面酸性位点的不利影响，使NH3容易吸收附在催化剂表面并被活化，从而在As2O3沉积后仍保持较好的催化活性。

⑤TiO2与硅酸盐分子筛制作复合载体。分子筛具有丰富的孔道结构和表面强酸性，可以提升催化剂抗砷中毒能力。

⑥催化剂迎尘端增加吸附装置。通过此吸附装置可以对砷元素进行预先吸附，减少与催化剂接触的砷含量，间接提升SCR脱硝系统的抗砷中毒能力。

2、硫中毒（SO3）

由烟气中的SO2被氧化生成SO3引起的。SO3可与烟气中的CaO以及还原剂NH3反应，相应的生成物覆盖催化剂表面及堵孔。

应对策略：

①对催化剂进行掺杂，如过渡金属元素、稀土金属元素等的氧化物，控制SO2氧化率<1%。

②提高脱硝反应温度。

③降低钒的负载量。

3、碱金属中毒（Na、K）

应对策略：飞灰中含有一定的碱金属或碱土金属元素，如K、Na、Mg等。碱金属主要是造成催化剂中V-OH的氢键被替换，使得催化剂的酸性活性位点被占据，从而使得催化剂的活性下降。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大。可以通过配方调整，增加引入类似V2O5结构分子，构筑类似活性中心的副中心，增加抗碱中毒能力。此外增大活性中心电荷控制区域原子半径大的离子，可以排斥相同电荷的离子，阻止其他相同碱金属电荷离子的靠近。

4、碱土金属中毒（Ca）

应对策略：通过调节脱硝反应的操作条件降低SO2/SO3转化率。