يعد محفز إزالة النتروجين جوهر تقنية الاختزال الحفزي الانتقائي (SCR) ويُستخدم على نطاق واسع في صناعات الطاقة والصلب والأسمنت وغيرها. وفقًا لمتطلبات العملية وخصائص غازات الاحتراق، فإن الأنواع المختلفة من المحفزات لها خصائصها الخاصة في الأداء والسيناريوهات القابلة للتطبيق. فيما يلي عدة أنواع من محفزات إزالة النتروجين الشائعة ومزاياها وعيوبها.

1. محفز قرص العسل
المميزات: محفزات قرص العسل له بنية قرص العسل ويتكون عادة من مواد مثل تيتانات التيتانيوم (TiO₂) وخماسي أكسيد الفاناديوم (V₂O₅).

المزايا: مساحة سطحية كبيرة، اتصال كافٍ بالغاز، وكفاءة عالية في إزالة النتروجين (تصل إلى أكثر من 90%). انخفاض الضغط واستهلاك الطاقة المنخفض. مناسب لغازات الاحتراق عالية السرعة مع مقاومة جيدة للصدمات.
العيوب: تصنيع معقد وتكلفة عالية. غير مناسب لغازات الاحتراق التي تحتوي على نسبة عالية من الغبار أو الشوائب، كما أنه سهل الانسداد.
سيناريو التطبيق: إزالة النتروجين من غازات المداخن عالية السرعة في محطات الطاقة الحرارية والصناعات الكيميائية.

2. محفز اللوحة المسطحة
المميزات: هيكل لوحة مسطحة، حيث يتم طلاء المحفز بالتساوي على الركيزة.

المزايا: ثبات حراري قوي، مناسب لغازات الاحتراق عالية الحرارة (أعلى من 350 درجة مئوية). مقاومة قوية للكبريتيد. سهل التركيب والصيانة.
العيوب: مساحة سطحية محددة أقل من النوع العسلي، كفاءة تحفيزية أقل قليلاً. يتأثر بتوزيع معدل تدفق الغاز، ويتطلب ظروف تشغيل مستقرة.
سيناريو التطبيق: ظروف درجات الحرارة العالية ومحتوى الكبريت العالي، مثل صناعات الصلب والأسمنت.

3. محفز الألياف السيراميكية
المميزات: يتم استخدام الألياف السيراميكية كحامل، ويتم تشريب مكونات المحفز في الألياف.

المزايا: خفيفة الوزن، سهلة التركيب والاستبدال. مساحة سطحية كبيرة، كفاءة عالية في إزالة النتروجين. يمكن تخصيص الشكل وفقًا لظروف العمل.
العيوب: حساس للصدمات الميكانيكية، وغير مناسب لغازات الاحتراق عالية التدفق. التشغيل طويل الأمد يكون عرضة لكسر الألياف، مما يؤدي إلى تقصير عمرها.
سيناريو التطبيق: الظروف التي تتطلب مرونة في التركيب والاستبدال، مثل الصناعات الكيميائية والصيدلانية.

4. محفز قائم على الكربون المنشط
المميزات: باستخدام الكربون المنشط كحامل، فإنه يتمتع بوظائف إزالة النتروجين والامتصاص.

المزايا: له تأثيرات امتصاص على مختلف الملوثات مثل المعادن الثقيلة والديوكسينات الموجودة في غازات الاحتراق. مقاوم للرطوبة العالية، ومناسب لمعالجة غازات الاحتراق الرطبة.
العيوب: كفاءة إزالة النتروجين أقل من الأنواع الأخرى من المحفزات. حامل الكربون المنشط قابل للاشتعال وله مخاطر أمان عالية.
سيناريوهات التطبيق: محطات حرق النفايات، والصناعات التي تحتاج إلى معالجة العديد من الملوثات في نفس الوقت.

5. المحفزات القائمة على المعادن
المميزات: الفولاذ المقاوم للصدأ أو السبائك كركيزة، مع مواد فعالة مطلية على السطح.

المزايا: مقاومة درجات الحرارة العالية، ويمكن استخدامها في ظروف تزيد عن 450 درجة مئوية. مقاومة قوية للتآكل، ومناسبة لظروف الغبار العالية. عمر خدمة طويل وتكلفة صيانة منخفضة.
العيوب: تكلفة المواد عالية، مساحة سطح نشطة محدودة، كفاءة نزع النتروجين أقل قليلاً.
سيناريوهات التطبيق: بيئة ذات درجات حرارة عالية وغبار مرتفع، مثل معالجة غاز المداخن الناتج عن أفران الأسمنت.

6. محفزات درجات الحرارة المنخفضة
المميزات: يمكن تشغيله في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 150-250 درجة مئوية.

المزايا: يمكنها الحفاظ على أداء عالي في إزالة النتروجين في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة وهي مناسبة لأنظمة استعادة الحرارة المهدرة. تقلل من تكلفة الطاقة المطلوبة لتسخين غاز المداخن.
العيوب: يتأثر بسهولة بكبريتات الأمونيوم الموجودة في مكونات غازات الاحتراق وقد يسد مسام المحفز. لا يصلح للبيئات ذات الرطوبة العالية.
سيناريو التطبيق: سيناريو انبعاث غازات المداخن منخفضة الحرارة، مثل معالجة غاز ذيل الغلاية.

العوامل الرئيسية لاختيار المحفزات
ظروف التشغيل: بما في ذلك درجة حرارة غاز المداخن، ومعدل التدفق، والتركيب (مثل محتوى الكبريت، وتركيز الغبار).
معايير الانبعاثات: تحديد كفاءة إزالة النتروجين المستهدفة واختيار المحفزات ذات الأداء المناسب.
الكفاءة الاقتصادية: تحقيق التوازن بين التكلفة الأولية وتكاليف التشغيل والصيانة على المدى الطويل.
تصميم المصنع: ضع في الاعتبار سهولة تركيب المحفز واستبداله.
ملخص
أنواع مختلفة من محفزات نزع النتروجين إن لكل منتج مزاياه وعيوبه الخاصة. وتحتاج الشركات إلى اختيار المنتجات المناسبة وفقًا لخصائص التشغيل الخاصة بها وأهداف حماية البيئة. ولا يمكن للاختيار والصيانة المعقولين ضمان معايير حماية البيئة فحسب، بل يمكنهما أيضًا تعظيم فعالية التكلفة، مما يوفر دعمًا قويًا للتنمية المستدامة للشركات.