به عنوان یک وسیله مهم برای کاهش انتشار اکسید نیتروژن (NOx) کاتالیزورهای نیترات زدایی نقش کلیدی در تولید صنعتی دارند. با افزایش زمان استفاده، فعالیت کاتالیست به تدریج کاهش می یابد که به اصطلاح پدیده غیرفعال سازی کاتالیست است. غیرفعال‌سازی نه تنها بر راندمان نیترات زدایی تأثیر می‌گذارد، بلکه باعث می‌شود انتشارات شرکت‌ها استانداردها را برآورده نکنند و فشارهای زیست‌محیطی و اقتصادی دوگانه را به همراه داشته باشند.

 

1. اثر دمای بالا بر کاتالیزورها
دما یکی از عوامل مهم موثر بر فعالیت کاتالیزورهای دنیتاسیون است. در طی فرآیند واکنش SCR (کاهش کاتالیزوری انتخابی)، کاتالیزور معمولاً در دمای بالاتری کار می کند تا از پیشرفت آرام واکنش اطمینان حاصل کند. با این حال، مواد فعال در سطح کاتالیزور نیترات زدایی SCR با دمای فوق العاده بالامانند وانادیم (V)، تنگستن (W) و غیره، ممکن است مهاجرت کنند یا از بین بروند و در نتیجه فعالیت کاتالیزوری آن کاهش یابد.

علاوه بر این، دمای بالا باعث تسریع تف جوشی منافذ روی سطح کاتالیزور، کاهش سطح ویژه کاتالیست و کاهش تعداد سایت های فعال می شود. در این حالت فعالیت کاتالیزور به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و در نتیجه روند غیرفعال سازی تسریع می شود. به منظور افزایش طول عمر کاتالیزور، شرکت ها باید دمای واکنش را به شدت کنترل کنند و از عملیات اضافه بار طولانی مدت اجتناب کنند.

 

2. خطرات آلودگی فلزات سنگین
آلودگی فلزات سنگین یکی دیگر از دلایل اصلی غیرفعال شدن سریع کاتالیزور دنیتاسیون است. فلزات سنگین مانند سرب (Pb)، جیوه (Hg)، آرسنیک (As) و غیره در گازهای زباله صنعتی رایج هستند. هنگامی که این یون های فلزی با کاتالیزور تماس پیدا می کنند، ممکن است با مراکز فعال روی سطح کاتالیزور واکنش دهند و در نتیجه کاتالیزور را مسموم کنند.

این اثر مسمومیت معمولاً به صورت اشغال شدن اجزای فعال روی سطح کاتالیزور توسط فلزات سنگین ظاهر می شود که مانع از تماس بین NOx و عامل کاهنده می شود و در نتیجه بازده واکنش کاهش می یابد. برای جلوگیری از آلودگی فلزات سنگین، شرکت‌ها باید اقدامات مؤثری را برای پیش تصفیه گازهای زائد انجام دهند، مانند استفاده از دستگاه‌های فیلتر یا جاذب‌های شیمیایی برای حذف فلزات سنگین قبل از ورود گازهای زاید به راکتور نیترات زدایی.

 

3. افو غیره از سولفیدها

سولفیدها، به ویژه دی اکسید گوگرد (SO2) به راحتی با اجزای فعال در کاتالیزور واکنش داده و در دماهای بالا سولفات یا اسید سولفوریک تشکیل می دهند که سپس سطح کاتالیزور را می پوشانند و باعث می شوند که مکان های فعال سطحی پنهان شوند. این وضعیت فعالیت کاتالیزور را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و باعث از دست دادن توانایی کاتالیزوری آن می شود.

علاوه بر این، تولید سولفات همچنین ممکن است باعث تغییر در ساختار منافذ کاتالیست شود، بر نفوذپذیری گاز تأثیر بگذارد و غیرفعال شدن کاتالیزور را تسریع کند. بنابراین، در فرآیند استفاده از کاتالیزورهای نیتراسیون، کنترل غلظت سولفید بسیار مهم است. شرکت ها باید به طور منظم محتوای سولفید در گازهای خروجی را کنترل کنند و پارامترهای فرآیند نیترات زدایی را در صورت نیاز تنظیم کنند.

4. رسوب ذرات گرد و غبار
گاز زباله های صنعتی اغلب حاوی تعداد زیادی ذرات گرد و غبار است. پس از اینکه این ذرات بر روی سطح کاتالیزور رسوب کردند، منافذ کاتالیزور را مسدود می کنند، بر تماس بین واکنش دهنده ها و کاتالیزور تأثیر می گذارند و بازده کاتالیزوری را کاهش می دهند. تجمع درازمدت گرد و غبار حتی ممکن است رسوبات جامد را تشکیل دهد و غیرفعال شدن کاتالیزور را تسریع کند.

به منظور جلوگیری از تأثیر گرد و غبار بر روی کاتالیزور، شرکت ها می توانند تجهیزات پیش از حذف گرد و غبار، مانند رسوب دهنده های الکترواستاتیک یا جمع کننده های گرد و غبار کیسه ای را به سیستم تصفیه گاز خروجی اضافه کنند تا غلظت گرد و غبار وارد شده به راکتور کاتالیست را به حداقل برسانند. علاوه بر این، تمیز کردن یا تعویض منظم کاتالیزورها نیز یک اقدام موثر برای حفظ فعالیت کاتالیست است.

5. اثر اکسیدها
اکسیدهای خاصی مانند اکسیدهای فلزات قلیایی (مانند Na2O، K2O) و اکسیدهای فلزات قلیایی خاکی (مانند CaO، MgO) به طور برگشت ناپذیری با اجزای فعال کاتالیزور واکنش داده و ترکیبات پایداری را تشکیل می دهند. این ترکیبات اغلب غیر فعال هستند و نمی توانند در واکنش دنیتاسیون شرکت کنند و در نتیجه فعالیت کاتالیزور کاهش می یابد.

این اکسیدها اغلب از ناخالصی های موجود در سوخت یا محصولات جانبی تولید شده در طی واکنش ها منشاء می گیرند. به منظور کاهش تاثیر اکسیدها بر کاتالیزور، شرکت ها باید سوخت هایی با خلوص بالاتر انتخاب کنند و دستگاه های فیلتراسیون یا جذب مناسب را در سیستم نیترات زدایی برای حذف اکسیدهای مضر راه اندازی کنند.

 

6. عوامل جامع مسمومیت کاتالیست
مسمومیت با کاتالیست یک مشکل پیچیده است که باعث غیرفعال شدن کاتالیزور دنیتاسیون می شود. علاوه بر فلزات سنگین، سولفیدها و سایر عوامل ذکر شده در بالا، شامل مواد سمی مانند کلرید و فسفید نیز می باشد. هنگامی که این مواد وارد سیستم دنیتاسیون می شوند، ممکن است به شدت با مرکز فعال کاتالیزور ترکیب شوند و مواد مسموم کننده پایدار تشکیل دهند و در نتیجه باعث از دست دادن فعالیت کاتالیزور شوند.

در پاسخ به مشکل مسمومیت کاتالیست ها، شرکت ها باید انواع روش های فنی را برای پاسخگویی جامع اتخاذ کنند، مانند کاهش تولید مواد سمی در منبع، تقویت پیش تصفیه گازهای خروجی، انتخاب مواد کاتالیزوری با مقاومت در برابر سمیت عالی و غیره. ، آزمایش منظم فعالیت کاتالیست و تشخیص و درمان به موقع مشکلات مسمومیت نیز به افزایش طول عمر کاتالیست کمک می کند.

 

7. کاتالیزور برای مدت طولانی استفاده می شود
حتی تحت ایده آل ترین شرایط، فعالیت کاتالیست به تدریج در طول زمان کاهش می یابد. این به این دلیل است که کاتالیزور در طول عملیات طولانی مدت تحت تأثیر اثرات تجمعی بسیاری از عوامل مانند پیری حرارتی، سایش مکانیکی، خوردگی شیمیایی و غیره قرار می گیرد.

بنابراین، شرکت ها باید کاتالیزور را در یک زمان مناسب بر اساس عمر مفید کاتالیست جایگزین یا بازسازی کنند. کاتالیزورهای احیا شده می توانند بخشی از فعالیت خود را از طریق عملیات حرارتی، شستشوی شیمیایی و روش های دیگر بازیابی کنند و در نتیجه عمر مفید خود را افزایش داده و هزینه های عملیاتی شرکت را کاهش دهند.

 

نتیجه
غیرفعال کردن کاتالیزور دنیتاسیون یک فرآیند اجتناب ناپذیر اما قابل کنترل است. با درک و کنترل عوامل مختلفی که بر غیرفعال‌سازی کاتالیست تأثیر می‌گذارند، شرکت‌ها می‌توانند به طور موثر عمر سرویس کاتالیست را افزایش دهند، کارایی نیترات‌زدایی را بهبود بخشند و از انطباق زیست‌محیطی فرآیند تولید اطمینان حاصل کنند. در عملیات واقعی، شرکت ها باید به طور جامع عوامل تأثیرگذار مختلف را در نظر بگیرند و اقدامات فنی چند سطحی و چند بعدی را برای دستیابی به بهترین وضعیت عملیاتی سیستم نیترات زدایی اتخاذ کنند.

امید است که این مقاله بتواند مرجع ارزشمندی برای تکنسین‌های درگیر در استفاده و نگهداری کاتالیست‌های دنیتاسیون باشد، به آنها کمک کند تا با چالش‌های ناشی از غیرفعال‌سازی کاتالیست بهتر کنار بیایند و به حفاظت از محیط زیست کمک کنند.