Estudo do mecanismo de envenenamento e desativação por metais alcalinos em catalisadores SCR baseado em diferenças de configuração

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摘要

【Objetivo】Com a popularização da queima de carvão de alta alcalinidade em Xinjiang, diferenciam-se ainda sem estudos sistemáticos o desempenho e mecanismos de resistência ao envenenamento alcalino entre catalisadores do tipo colmeia e do tipo placa. Trabalhos existentes baseiam-se geralmente na simulação laboratorial de único sal metálico alcalino, enquanto que a cinza volante real é uma mistura complexa, havendo diferenças significativas entre as condições simuladas e os gases de combustão reais de carvão de alta alcalinidade, limitando assim o valor prático dos resultados. 【Método】Utilizando cinza volante real de usina elétrica, simulou-se em reator de leito fixo típico as condições de gás representativas, comparando-se as mudanças físicas e químicas dos catalisadores SCR de tipo colmeia e placa, frescos e em operação. Associando a determinação da área superficial específica, análise da acidez superficial NH3-TPD e caracterização do estado de valência do vanádio por XPS, estudou-se sistematicamente o comportamento de envenenamento e desativação dos dois catalisadores. 【Resultados】Embora os catalisadores do tipo placa sejam mais suscetíveis à sinterização e desativação em condições extremas de alta alcalinidade, a desativação por difusão volumétrica é difícil de ser restaurada por regeneração física ou química suave, entretanto a taxa de declínio da eficiência de desnitrificação é menor comparada aos catalisadores do tipo colmeia. Sob mesma carga alcalina, a atividade de desnitrificação dos catalisadores do tipo colmeia reduziu em 29,5% durante 4800 h, enquanto os catalisadores do tipo placa reduziram apenas 24,6%. O ciclo de valência do vanádio nos catalisadores do tipo colmeia é mais facilmente bloqueado pelos metais alcalinos, inibindo a “via rápida SCR” dependente da conversão de NO para NO2, bem como seus sítios ácidos de Brønsted são mais facilmente neutralizados pelos metais alcalinos. 【Conclusão】Portanto, em cenários industriais de co-combustão com carvão de alta alcalinidade, os catalisadores do tipo placa são a solução preferida para alcançar uma desnitrificação duradoura.

关键词

SCR; catalisador de desnitrificação; metais alcalinos; mecanismo de desativação; cinza volante

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