Como um meio importante para reduzir as emissões de óxido de nitrogênio (NOx), catalisadores de desnitrificação desempenham um papel fundamental na produção industrial. À medida que o tempo de uso aumenta, a atividade do catalisador diminui gradualmente, o que é o chamado fenômeno de desativação do catalisador. A desativação não afetará apenas a eficiência da desnitrificação, mas também fará com que as emissões corporativas não atendam aos padrões, trazendo pressões ambientais e econômicas duplas.

 

1. Efeito da alta temperatura nos catalisadores
A temperatura é um dos fatores importantes que afetam a atividade dos catalisadores de desnitração. Durante o processo de reação SCR (redução catalítica seletiva), o catalisador geralmente trabalha em uma temperatura mais alta para garantir o progresso suave da reação. No entanto, os ingredientes ativos na superfície de catalisador de desnitrificação SCR de temperatura ultra-alta, como vanádio (V), tungstênio (W), etc., podem migrar ou ser perdidos, reduzindo assim sua atividade catalítica.

Além disso, a alta temperatura acelerará a sinterização dos poros na superfície do catalisador, reduzindo a área de superfície específica do catalisador e reduzindo o número de sítios ativos. Neste caso, a atividade do catalisador diminui significativamente, acelerando assim o processo de desativação. Para estender a vida útil do catalisador, as empresas devem controlar rigorosamente a temperatura da reação e evitar a operação de sobrecarga de longo prazo.

 

2. Perigos da poluição por metais pesados
A poluição por metais pesados é outra razão importante para a desativação acelerada do catalisador de desnitração. Metais pesados como chumbo (Pb), mercúrio (Hg), arsênio (As), etc. são comuns em gases residuais industriais. Uma vez que esses íons metálicos entram em contato com o catalisador, eles podem reagir com os centros ativos na superfície do catalisador, envenenando assim o catalisador.

Esse efeito de envenenamento geralmente se manifesta quando os componentes ativos na superfície do catalisador são ocupados por metais pesados, o que dificulta o contato entre NOx e o agente redutor, resultando em uma redução na eficiência da reação. Para evitar a poluição por metais pesados, as empresas devem tomar medidas eficazes de pré-tratamento de gás residual, como usar dispositivos de filtragem ou adsorventes químicos para remover metais pesados antes que o gás residual entre no reator de desnitrificação.

 

3. Efetivoetc de sulfetos

Sulfetos, especialmente dióxido de enxofre (SO2), reagem facilmente com componentes ativos no catalisador para formar sulfato ou ácido sulfúrico em altas temperaturas, que então cobrem a superfície do catalisador, fazendo com que os sítios ativos da superfície sejam obscurecidos. Essa situação reduzirá significativamente a atividade do catalisador, fazendo com que ele perca sua capacidade catalítica.

Além disso, a geração de sulfato também pode causar alterações na estrutura dos poros do catalisador, afetar a permeabilidade do gás e acelerar a desativação do catalisador. Portanto, no processo de uso de catalisadores de desnitrificação, é crucial controlar a concentração de sulfeto. As empresas devem monitorar regularmente o conteúdo de sulfeto nos gases de escape e ajustar os parâmetros do processo de desnitrificação conforme necessário.

4. Deposição de partículas de poeira
O gás residual industrial geralmente contém um grande número de partículas de poeira. Após essas partículas serem depositadas na superfície do catalisador, elas bloquearão os poros do catalisador, afetarão o contato entre os reagentes e o catalisador e reduzirão a eficiência catalítica. O acúmulo de poeira a longo prazo pode até formar depósitos sólidos, acelerando ainda mais a desativação do catalisador.

Para evitar o impacto da poeira no catalisador, as empresas podem adicionar equipamentos de pré-remoção de poeira, como precipitadores eletrostáticos ou coletores de pó de saco, ao sistema de tratamento de gás de exaustão para minimizar a concentração de poeira que entra no reator do catalisador. Além disso, a limpeza regular ou a substituição de catalisadores também é uma medida eficaz para manter a atividade do catalisador.

5. Efeito dos óxidos
Certos óxidos, como óxidos de metais alcalinos (como Na2O, K2O) e óxidos de metais alcalino-terrosos (como CaO, MgO) reagirão irreversivelmente com os componentes ativos do catalisador para formar compostos estáveis. Esses compostos são frequentemente inativos e não podem continuar a participar da reação de desnitração, resultando em atividade reduzida do catalisador.

Esses óxidos geralmente se originam de impurezas no combustível ou subprodutos produzidos durante as reações. Para reduzir o impacto dos óxidos no catalisador, as empresas devem escolher combustíveis com maior pureza e configurar dispositivos de filtragem ou adsorção apropriados no sistema de desnitrificação para remover óxidos prejudiciais.

 

6. Fatores abrangentes de envenenamento por catalisador
O envenenamento do catalisador é um problema complexo que causa a desativação do catalisador de desnitração. Além dos metais pesados, sulfetos e outros fatores mencionados acima, também inclui substâncias tóxicas como cloreto e fosfeto. Uma vez que essas substâncias entram no sistema de desnitração, elas podem se combinar fortemente com o centro ativo do catalisador para formar substâncias de envenenamento estáveis, fazendo com que o catalisador perca atividade.

Em resposta ao problema de envenenamento do catalisador, as empresas devem adotar uma variedade de meios técnicos para responder de forma abrangente, como reduzir a geração de substâncias tóxicas na fonte, fortalecer o pré-tratamento dos gases de escape, selecionar materiais de catalisador com excelente resistência à toxicidade, etc. Além disso, testes regulares de atividade do catalisador e detecção e tratamento oportunos de problemas de envenenamento também ajudarão a prolongar a vida útil do catalisador.

 

7. O catalisador é usado por muito tempo
Mesmo sob as condições mais ideais, a atividade do catalisador diminui gradualmente ao longo do tempo. Isso ocorre porque o catalisador será afetado pelos efeitos cumulativos de muitos fatores durante a operação de longo prazo, como envelhecimento térmico, desgaste mecânico, corrosão química, etc.

Portanto, as empresas devem substituir ou regenerar o catalisador dentro de um tempo apropriado com base na vida útil do catalisador. Catalisadores regenerados podem restaurar parte de sua atividade por meio de tratamento térmico, lavagem química e outros métodos, estendendo assim sua vida útil e reduzindo os custos operacionais da empresa.

 

Conclusão
A desativação do catalisador de desnitrificação é um processo inevitável, mas controlável. Ao entender e controlar vários fatores que afetam a desativação do catalisador, as empresas podem efetivamente estender a vida útil do catalisador, melhorar a eficiência da desnitrificação e garantir a conformidade ambiental do processo de produção. Em operações reais, as empresas devem considerar de forma abrangente vários fatores de influência e adotar medidas técnicas multinível e multidimensionais para atingir o melhor status operacional do sistema de desnitrificação.

Espera-se que este artigo possa fornecer uma referência valiosa para técnicos envolvidos no uso e manutenção de catalisadores de desnitração, ajudá-los a lidar melhor com os desafios causados pela desativação do catalisador e contribuir para a proteção ambiental.