질소산화물(NOx) 배출을 줄이는 중요한 수단으로서, 탈질소 촉매 산업 생산에서 핵심적인 역할을 합니다. 사용 시간이 증가함에 따라 촉매의 활성은 점차 감소하는데, 이를 촉매 비활성화 현상이라고 합니다. 비활성화는 탈질소화 효율에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기업 배출량이 기준을 충족하지 못하게 하여 이중 환경 및 경제적 압력을 초래합니다.

 

1. 고온이 촉매에 미치는 영향
온도는 탈질 촉매의 활성에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나입니다. SCR(선택적 촉매 환원) 반응 공정 동안 촉매는 일반적으로 반응의 원활한 진행을 보장하기 위해 더 높은 온도에서 작동합니다. 그러나 표면의 활성 성분은 초고온 SCR 탈질 촉매바나듐(V), 텅스텐(W) 등의 금속원소는 이동하거나 소실되어 촉매 활성이 감소할 수 있다.

또한 고온은 촉매 표면의 기공 소결을 가속화하여 촉매의 비표면적을 줄이고 활성 부위 수를 줄입니다. 이 경우 촉매의 활성이 크게 감소하여 비활성화 프로세스가 가속화됩니다. 촉매의 서비스 수명을 연장하기 위해 회사는 반응 온도를 엄격히 제어하고 장기 과부하 작동을 피해야 합니다.

 

2. 중금속 오염의 위험성
중금속 오염은 탈질 촉매 비활성화를 가속화하는 또 다른 주요 원인입니다. 납(Pb), 수은(Hg), 비소(As) 등과 같은 중금속은 산업 폐기물 가스에서 흔히 볼 수 있습니다. 이러한 금속 이온이 촉매와 접촉하면 촉매 표면의 활성 중심과 반응하여 촉매를 중독시킬 수 있습니다.

이러한 중독 효과는 일반적으로 촉매 표면의 활성 성분이 중금속으로 점유되어 NOx와 환원제 간의 접촉을 방해하여 반응 효율이 감소하는 것으로 나타납니다. 중금속 오염을 방지하기 위해 회사는 폐가스가 탈질소 반응기에 들어가기 전에 여과 장치나 화학 흡착제를 사용하여 중금속을 제거하는 등 효과적인 폐가스 전처리 조치를 취해야 합니다.

 

3. 효과기타 황화물의

황화물, 특히 이산화황(SO2)은 촉매의 활성 성분과 쉽게 반응하여 고온에서 황산염이나 황산을 형성하고, 이는 촉매 표면을 덮어 표면 활성 부위가 가려지게 합니다. 이러한 상황은 촉매의 활성을 크게 감소시켜 촉매 능력을 잃게 합니다.

또한 황산염 생성은 촉매의 기공 구조에 변화를 일으켜 가스 투과성에 영향을 미치고 촉매의 비활성화를 가속화할 수도 있습니다. 따라서 탈질 촉매를 사용하는 과정에서 황화물 농도를 제어하는 것이 중요합니다. 기업은 배기 가스의 황화물 함량을 정기적으로 모니터링하고 필요에 따라 탈질 공정 매개 변수를 조정해야 합니다.

4. 먼지 입자의 증착
산업폐가스에는 종종 많은 수의 먼지 입자가 포함되어 있습니다. 이러한 입자가 촉매 표면에 침전되면 촉매의 기공을 막고 반응물과 촉매 간의 접촉에 영향을 미치며 촉매 효율을 감소시킵니다. 먼지가 장기간 축적되면 고체 침전물이 형성되어 촉매 비활성화가 더욱 가속화될 수 있습니다.

촉매에 대한 먼지의 영향을 방지하기 위해 회사는 전기 집진기 또는 백 집진기와 같은 사전 먼지 제거 장비를 배기 가스 처리 시스템에 추가하여 촉매 반응기에 유입되는 먼지 농도를 최소화할 수 있습니다. 또한 촉매의 정기적인 세척 또는 교체도 촉매 활성을 유지하는 효과적인 조치입니다.

5. 산화물의 영향
알칼리 금속 산화물(예: Na2O, K2O) 및 알칼리 토금속 산화물(예: CaO, MgO)과 같은 특정 산화물은 촉매의 활성 성분과 비가역적으로 반응하여 안정한 화합물을 형성합니다. 이러한 화합물은 종종 비활성이며 탈질 반응에 계속 참여할 수 없어 촉매 활성이 감소합니다.

이러한 산화물은 종종 연료의 불순물이나 반응 중에 생성된 부산물에서 비롯됩니다. 촉매에 대한 산화물의 영향을 줄이기 위해 회사는 더 높은 순도의 연료를 선택하고 탈질소 시스템에 적절한 여과 또는 흡착 장치를 설치하여 유해한 산화물을 제거해야 합니다.

 

6. 촉매 중독의 종합적 요인
촉매 중독은 탈질소 촉매 비활성화를 유발하는 복잡한 문제입니다. 위에 언급된 중금속, 황화물 및 기타 요소 외에도 염화물 및 인화물과 같은 독성 물질도 포함됩니다. 이러한 물질이 탈질소 시스템에 들어가면 촉매의 활성 중심과 강력하게 결합하여 안정적인 중독 물질을 형성하여 촉매가 활성을 잃게 할 수 있습니다.

촉매 중독 문제에 대응하기 위해 기업은 다양한 기술적 수단을 채택하여 종합적으로 대응해야 합니다. 예를 들어, 원천에서 독성 물질 발생을 줄이고, 배기가스 전처리를 강화하고, 독성 저항성이 우수한 촉매 재료를 선택하는 등입니다. 또한, 정기적인 촉매 활성 테스트와 중독 문제의 적시 탐지 및 처리도 촉매의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

 

7. 촉매를 너무 오랫동안 사용했다
가장 이상적인 조건에서도 촉매 활성은 시간이 지남에 따라 점차 감소합니다. 이는 촉매가 장기 작동 중에 열 노화, 기계적 마모, 화학적 부식 등과 같은 여러 요인의 누적 효과에 영향을 받기 때문입니다.

따라서 기업은 촉매의 사용 수명에 따라 적절한 시간 내에 촉매를 교체하거나 재생해야 합니다. 재생된 촉매는 열처리, 화학 세척 및 기타 방법을 통해 일부 활성을 회복할 수 있으므로 사용 수명을 연장하고 회사의 운영 비용을 절감할 수 있습니다.

 

결론
탈질 촉매의 비활성화는 불가피하지만 제어 가능한 프로세스입니다. 촉매 비활성화에 영향을 미치는 다양한 요소를 이해하고 제어함으로써 회사는 촉매의 사용 수명을 효과적으로 연장하고 탈질 효율을 개선하며 생산 공정의 환경 준수를 보장할 수 있습니다. 실제 운영에서 회사는 다양한 영향 요소를 종합적으로 고려하고 다단계 및 다차원 기술 조치를 채택하여 탈질 시스템의 최상의 운영 상태를 달성해야 합니다.

이 논문이 탈질 촉매의 사용과 유지관리에 종사하는 기술자들에게 귀중한 참고자료를 제공하고, 촉매 비활성화로 인해 발생하는 과제에 더 잘 대처하고 환경 보호에 기여할 수 있기를 바랍니다.