كوسيلة مهمة للحد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx)، محفزات نزع النتروجين تلعب المحفزات دورًا رئيسيًا في الإنتاج الصناعي. مع زيادة وقت الاستخدام، ينخفض نشاط المحفز تدريجيًا، وهو ما يسمى بظاهرة إبطال المحفز. لن يؤثر إبطال التنشيط على كفاءة إزالة النتروجين فحسب، بل يتسبب أيضًا في فشل انبعاثات الشركات في تلبية المعايير، مما يجلب ضغوطًا بيئية واقتصادية مزدوجة.

 

1. تأثير درجات الحرارة المرتفعة على المحفزات
تعتبر درجة الحرارة أحد العوامل المهمة التي تؤثر على نشاط محفزات نزع النترات. أثناء عملية تفاعل الاختزال الحفزي الانتقائي (SCR)، يعمل المحفز عادةً عند درجة حرارة أعلى لضمان التقدم السلس للتفاعل. ومع ذلك، فإن المكونات النشطة على سطح محفز نزع النتروجين SCR ذو درجة الحرارة العالية للغاية، مثل الفاناديوم (V) والتنغستن (W) وما إلى ذلك، قد تهاجر أو تضيع، مما يقلل من نشاطها التحفيزي.

بالإضافة إلى ذلك، فإن درجات الحرارة المرتفعة سوف تعمل على تسريع عملية تلبيد المسام على سطح المحفز، مما يقلل من المساحة السطحية المحددة للمحفز ويقلل من عدد المواقع النشطة. في هذه الحالة، ينخفض ​​نشاط المحفز بشكل كبير، وبالتالي تسريع عملية التعطيل. من أجل إطالة عمر خدمة المحفز، يجب على الشركات التحكم بشكل صارم في درجة حرارة التفاعل وتجنب التشغيل الزائد على المدى الطويل.

 

2. مخاطر التلوث بالمعادن الثقيلة
يعد تلوث المعادن الثقيلة سببًا رئيسيًا آخر لتعطيل محفز نزع النترات بسرعة. المعادن الثقيلة مثل الرصاص (Pb) والزئبق (Hg) والزرنيخ (As) وما إلى ذلك شائعة في غازات النفايات الصناعية. بمجرد ملامسة أيونات المعادن هذه للمحفز، فقد تتفاعل مع المراكز النشطة على سطح المحفز، وبالتالي تسمم المحفز.

يتجلى تأثير التسمم هذا عادةً عندما تشغل المعادن الثقيلة المكونات النشطة على سطح المحفز، مما يعيق الاتصال بين أكاسيد النيتروجين وعامل الاختزال، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة التفاعل. ولمنع تلوث المعادن الثقيلة، يجب على الشركات اتخاذ تدابير فعّالة لمعالجة الغازات العادمة مسبقًا، مثل استخدام أجهزة الترشيح أو المواد الماصة الكيميائية لإزالة المعادن الثقيلة قبل دخول الغازات العادمة إلى مفاعل نزع النتروجين.

 

3. افإلخ من الكبريتيدات

تتفاعل الكبريتيدات، وخاصة ثاني أكسيد الكبريت (SO2)، بسهولة مع المكونات النشطة في المحفز لتكوين كبريتات أو حمض الكبريتيك عند درجات حرارة عالية، والتي تغطي بعد ذلك سطح المحفز، مما يتسبب في إخفاء المواقع النشطة على السطح. سيؤدي هذا الوضع إلى تقليل نشاط المحفز بشكل كبير، مما يتسبب في فقدانه لقدرته التحفيزية.

بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تكوين الكبريتات أيضًا إلى حدوث تغييرات في بنية مسام المحفز، والتأثير على نفاذية الغاز، وتسريع إبطال مفعول المحفز. لذلك، في عملية استخدام محفزات إزالة النترات، من الأهمية بمكان التحكم في تركيز الكبريتيد. يجب على الشركات مراقبة محتوى الكبريتيد في غاز العادم بانتظام وضبط معلمات عملية إزالة النترات حسب الحاجة.

4. ترسب جزيئات الغبار
غالبًا ما تحتوي غازات النفايات الصناعية على عدد كبير من جزيئات الغبار. بعد ترسب هذه الجزيئات على سطح المحفز، فإنها ستسد مسام المحفز، وتؤثر على التلامس بين المتفاعلات والمحفز، وتقلل من كفاءة المحفز. قد يؤدي تراكم الغبار على المدى الطويل إلى تكوين رواسب صلبة، مما يزيد من تسريع إبطال مفعول المحفز.

ولمنع تأثير الغبار على المحفز، يمكن للشركات إضافة معدات إزالة الغبار المسبق، مثل أجهزة الترسيب الكهروستاتيكية أو مجمعات الغبار الكيسية، إلى نظام معالجة غاز العادم لتقليل تركيز الغبار الذي يدخل مفاعل المحفز. بالإضافة إلى ذلك، فإن التنظيف المنتظم أو استبدال المحفزات يعد أيضًا إجراءً فعالاً للحفاظ على نشاط المحفز.

5. تأثير الأكاسيد
تتفاعل أكاسيد معينة مثل أكاسيد المعادن القلوية (مثل Na2O وK2O) وأكاسيد المعادن القلوية الترابية (مثل CaO وMgO) بشكل لا رجعة فيه مع المكونات النشطة للحفاز لتكوين مركبات مستقرة. غالبًا ما تكون هذه المركبات غير نشطة ولا يمكنها الاستمرار في المشاركة في تفاعل إزالة النترات، مما يؤدي إلى انخفاض نشاط الحفاز.

غالبًا ما تنشأ هذه الأكاسيد من الشوائب الموجودة في الوقود أو المنتجات الثانوية الناتجة أثناء التفاعلات. ومن أجل تقليل تأثير الأكاسيد على المحفز، يجب على الشركات اختيار الوقود الأكثر نقاءً وتركيب أجهزة الترشيح أو الامتصاص المناسبة في نظام نزع النتروجين لإزالة الأكاسيد الضارة.

 

6. العوامل الشاملة للتسمم بالمحفز
التسمم بالمحفزات مشكلة معقدة تتسبب في تعطيل محفز نزع النترات. بالإضافة إلى المعادن الثقيلة والكبريتيدات والعوامل الأخرى المذكورة أعلاه، فإنها تشمل أيضًا مواد سامة مثل الكلوريد والفوسفيد. بمجرد دخول هذه المواد إلى نظام نزع النترات، فقد تتحد بقوة مع المركز النشط للمحفز لتكوين مواد سامة مستقرة، مما يتسبب في فقدان المحفز لنشاطه.

ردًا على مشكلة التسمم بالحفاز، يجب على الشركات اعتماد مجموعة متنوعة من الوسائل التقنية للاستجابة الشاملة، مثل تقليل توليد المواد السامة عند المصدر، وتعزيز المعالجة المسبقة لغاز العادم، واختيار مواد الحفاز ذات مقاومة السمية الممتازة، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن اختبار نشاط الحفاز بشكل منتظم والكشف في الوقت المناسب عن مشاكل التسمم وعلاجها سيساعد أيضًا في إطالة عمر خدمة الحفاز.

 

7. يتم استخدام المحفز لفترة طويلة جدًا
حتى في ظل الظروف المثالية، ينخفض نشاط المحفز تدريجيًا بمرور الوقت. وذلك لأن المحفز سوف يتأثر بالتأثيرات التراكمية للعديد من العوامل أثناء التشغيل على المدى الطويل، مثل الشيخوخة الحرارية، والتآكل الميكانيكي، والتآكل الكيميائي، وما إلى ذلك.

لذلك، يجب على الشركات استبدال أو تجديد المحفز في وقت مناسب بناءً على عمر خدمة المحفز. يمكن للمحفزات المتجددة استعادة جزء من نشاطها من خلال المعالجة الحرارية والغسيل الكيميائي وغيرها من الطرق، وبالتالي إطالة عمر خدمتها وتقليل تكاليف التشغيل للشركة.

 

خاتمة
إن تعطيل محفز إزالة النترات عملية حتمية ولكن يمكن التحكم فيها. ومن خلال فهم العوامل المختلفة التي تؤثر على تعطيل المحفز والتحكم فيها، يمكن للشركات إطالة عمر خدمة المحفز بشكل فعال، وتحسين كفاءة إزالة النترات، وضمان الامتثال البيئي لعملية الإنتاج. وفي العمليات الفعلية، يجب على الشركات النظر بشكل شامل في العوامل المؤثرة المختلفة واعتماد تدابير تقنية متعددة المستويات ومتعددة الأبعاد لتحقيق أفضل حالة تشغيل لنظام إزالة النترات.

ونأمل أن تكون هذه المقالة بمثابة مرجع قيم للفنيين العاملين في استخدام وصيانة محفزات نزع النترات، ومساعدتهم على التعامل بشكل أفضل مع التحديات الناجمة عن إبطال مفعول المحفز، والمساهمة في حماية البيئة.