産業排ガス処理のプロセスでは、選択触媒還元（SCR）技術が一般的に使用される脱窒方法であり、 SCR脱硝触媒 この技術の核心は、 脱硝触媒は徐々に劣化し、脱硝効率に影響を及ぼします。では、触媒活性が低下する理由は何でしょうか?

活動が衰退した主な理由は、 脱硝触媒
1.高温は活性物質の損失につながる
脱硝触媒は通常、高温環境で作動し、一般的なSCR反応温度範囲は300℃～400℃です。高温条件が長時間続くと、二酸化チタン（TiO2）や酸化バナジウム（V2O5）などの触媒中の活性物質は徐々に結晶変化や分解を起こし、触媒の表面積が減少し、活性成分が失われ、触媒性能が低下します。また、高温により触媒表面の細孔構造も変化し、排ガス中の反応物が触媒の活性部位に効果的に接触しにくくなります。
2.アルカリ金属およびアルカリ土類金属中毒
バイオマス、石炭などの燃料には、一定量のアルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）とアルカリ土類金属（カルシウム、マグネシウムなど）が含まれています。これらの金属は高温でアルカリ酸化物を形成し、触媒の表面に付着し、反応ガスと触媒の接触を妨げ、触媒被毒を引き起こします。アルカリ金属は触媒の活性部位を直接覆い、触媒能力を弱め、最終的に触媒の活性低下を加速します。
3.硫化物中毒と塩化物中毒
燃料に含まれる硫黄と塩素の元素は、燃焼プロセス中にSO2やHClなどの硫黄含有化合物と塩素含有化合物を生成します。これらの化合物は触媒表面でアンモニア（NH3）と化学反応を起こし、硫酸アンモニウムまたは塩化アンモニウムの沈殿物を生成します。沈殿物は触媒の細孔を塞いだり、活性部位を覆ったりして、排ガス中のNOxが触媒に接触するのを防ぎ、脱硝効率に重大な影響を及ぼします。
4.粒子状物質とフライアッシュの機械的閉塞
排ガスには大量の粒子状物質とフライアッシュが含まれています。これらの固体粒子は触媒表面に付着したり、触媒の細孔に入り込んだりして、機械的な閉塞を引き起こします。特に石炭火力発電所やバイオマス発電所では、排ガス中のフライアッシュの量が多く、触媒表面に灰層が形成されやすいです。時間の経過とともに、この灰の蓄積により、徐々に触媒の細孔が閉塞し、ガスの流動性に影響を与え、触媒の活性が低下します。

5.触媒失活反応
触媒の活性低下は、触媒と排ガス中の成分との化学反応によっても引き起こされる可能性があります。例えば、触媒はSO2やHClと反応して硫酸塩や塩化物を形成し、それが触媒表面に堆積して排ガス中のNOxと触媒の活性成分との接触を妨げ、脱硝反応が失敗します。

触媒活性の低下に対する解決策
1.耐高温触媒材料の選択
高温による触媒活性低下の問題に対しては、耐高温性と安定性に優れた触媒材料を選択することが特に重要です。例えば、バナジウム系触媒は高温でも良好な触媒活性を維持でき、酸化タングステンや酸化モリブデンなどの添加剤を加えることで、高温耐腐食性をさらに向上させることができます。また、実際の運転では、SCRシステムの動作温度を合理的に制御して過度の温度上昇や過度の変動を避けることで、触媒の高温故障を遅らせることもできます。
2.アルカリ金属・アルカリ土類金属中毒の予防
アルカリ金属およびアルカリ土類金属中毒の問題に対しては、以下の対策を講じることができます。
燃料の前処理: 燃焼前に、燃料中のアルカリ金属およびアルカリ土類金属の不純物を除去して、触媒の被毒のリスクを軽減します。
耐被毒触媒の選択：アルカリ金属被毒に耐性のある酸化チタン担体材料などの耐性の高い触媒材料を開発するか、触媒配合を改良して耐被毒性を向上させます。
3.排ガス中の硫黄と塩素の含有量を制御する
硫化物や塩化物による中毒の問題に対しては、排ガスの組成を制御することが鍵となります。燃料の脱硫と脱塩素の前処理により、SO2やHClなどの不純物の含有量を効果的に減らし、触媒表面へのそれらの堆積を減らすことができます。同時に、抗硫黄および抗塩素機能を備えた触媒材料を使用することで、硫黄や塩素化合物との反応による触媒の故障を防ぐこともできます。

4.定期的な清掃とメンテナンス
粒子状物質や飛散灰が触媒表面や細孔を詰まらせるのを防ぐために、触媒を定期的に洗浄することが非常に重要です。通常、機械洗浄またはオンライン逆洗システムを使用して触媒表面の灰を除去し、触媒表面の開通性を維持します。さらに、脱硝システムを定期的に検査およびメンテナンスして、排ガス流量が適切であることを確認し、触媒表面への粒子状物質の堆積を減らします。

5.触媒の再生と交換
すでに活性が低下している触媒の場合、再生処理は寿命を延ばす効果的な方法です。触媒の再生には通常、物理的洗浄、化学的洗浄、熱処理などの手順が含まれ、触媒の表面活性を回復します。同時に、劣化が著しい触媒については、脱硝システムの効率的な動作を確保するために、適時に交換する必要があります。
6.SCRシステムの動作条件の最適化
SCR システムの動作パラメータを最適化することも、触媒活性の低下を遅らせるための重要な戦略の 1 つです。たとえば、排気ガス中のアンモニア窒素比 (NH3/NOx) を適切に制御することで、過剰なアンモニアが副反応を引き起こして堆積物を形成するのを防ぐことができます。同時に、排気ガスの温度、圧力、流量を適切に維持することで、触媒への悪影響を軽減し、触媒の耐用年数を延ばすことができます。

まとめ
活動の低下は 超高温SCR脱硝触媒 脱硝は、SCRシステムの運転効率に影響を与える重要な問題の1つです。主な原因は、高温損失、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中毒、硫化物および塩化物の沈着、粒子状物質の閉塞などです。高温耐性および耐中毒性の触媒材料を選択し、排気ガスの組成を制御し、定期的な清掃とメンテナンスを行い、適時に触媒を再生および交換することで、触媒の活性低下を効果的に遅らせ、脱硝システムの長期にわたる安定した運転を確保できます。