選擇性催化還原反應(yīng)(scr)技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù),主要應(yīng)用在火電廠脫硝和汽車(chē)尾氣處理兩個(gè)領(lǐng)域.在scr工藝體系中,催化劑是重要組成部分,它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響scr體系的脫硝效果.目前國(guó)內(nèi)最常用的scr催化劑是以v2o5/tio2為主的鈦基釩類(lèi)催化劑.未來(lái)十年,國(guó)內(nèi)的scr催化劑行業(yè)將進(jìn)入平穩(wěn)需求階段,但由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)能仍低于市場(chǎng)規(guī)模,因此本行業(yè)仍然具備著持續(xù)上升的空間。
1 氮氧化物排放以及治理現(xiàn)狀
隨著我國(guó)道路車(chē)輛的飛速增長(zhǎng)以及火電廠等電力行業(yè)的大力發(fā)展，氮氧化物的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。2011年《我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》和《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb13223-2011）的發(fā)布是我國(guó)治理氮氧化物污染的重要里程碑。經(jīng)過(guò)近十年的努力，我國(guó)的氮氧化物減排治理已經(jīng)取得成效，自從2012 年開(kāi)始氮氧化物的排放量逐年下降，到2018 年已經(jīng)降低至1 600t 左右。
2 scr脫硝催化劑技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
選擇性催化還原反應(yīng)（scr）技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù)，其催化劑是重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響scr 體系的脫硝效果。
按照不同的分類(lèi)方法，scr催化劑可以分為多種類(lèi)型：
（1）按活性組分分類(lèi)，第一類(lèi)為鉑、釕、鈀等貴金屬，第二類(lèi)是以v2o5 為主的釩、鎢、鉬的氧化物，第三類(lèi)是含鐵、鈰、錳、鉍和銅的復(fù)合氧化物。
（2）按載體分類(lèi)：第一類(lèi)以為tio2 為主的氧化物、第二類(lèi)為活性炭，第三類(lèi)為沸石分子篩。
（3）按溫度分類(lèi)：低溫（＜ 300 ℃）、中溫（260~400℃），高溫（345~590 ℃）。
（4）按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：蜂窩式、平板式或波紋式。
對(duì)scr催化劑相關(guān)專(zhuān)利進(jìn)行檢索分析，自2010 年開(kāi)始全球scr 催化劑相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)量仍有著持續(xù)上升的趨勢(shì)（圖1），直至到2016 年，專(zhuān)利申請(qǐng)呈飽和態(tài)勢(shì)，從2017 年開(kāi)始，專(zhuān)利申請(qǐng)量逐年下降。其中，中國(guó)專(zhuān)利的發(fā)展趨勢(shì)與全球發(fā)展趨勢(shì)相同，但專(zhuān)利申請(qǐng)量低于日本和歐美等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)。
截止2019 年9 月底，scr 催化劑全球?qū)＠闹饕暾?qǐng)人分為兩類(lèi)：一類(lèi)企業(yè)為車(chē)企，其對(duì)于scr 催化劑的研究主要應(yīng)用于車(chē)用尾氣處理應(yīng)用領(lǐng)域，豐田、通用、福特以及現(xiàn)代均有較多的專(zhuān)利布局。而另一類(lèi)企業(yè)為化工企業(yè)，其對(duì)于scr 催化劑的研究應(yīng)用領(lǐng)域較廣，既可應(yīng)用于車(chē)用尾氣排放的控制，也可應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備排放處理，國(guó)際知名的莊信萬(wàn)豐和巴斯夫等均位于專(zhuān)利申請(qǐng)量的前列。
而中國(guó)專(zhuān)利的主要申請(qǐng)人則分為三大類(lèi)：前兩類(lèi)與全球?qū)＠闹饕暾?qǐng)人一致，其中，在第二類(lèi)化工企業(yè)中，大唐環(huán)保以及江蘇龍?jiān)醋鳛閲?guó)產(chǎn)企業(yè)，其專(zhuān)利申請(qǐng)量位于前列。第三類(lèi)申請(qǐng)人為高校和研究機(jī)構(gòu)。這也表明，我國(guó)的scr 相關(guān)技術(shù)仍有部分處于實(shí)驗(yàn)室階段的理論研究，真正全面地轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品應(yīng)用仍然需要一定的時(shí)間。
3 scr脫硝催化劑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)使用的scr 催化劑主要分為進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種，其中，歐美和日韓均有成熟的技術(shù)，這些產(chǎn)品以蜂窩式的鈦基釩類(lèi)催化劑為主導(dǎo)，其主要情況如下。
專(zhuān)利c n 1 0 9 4 7 7 4 0 9 a 、cn106659974a 介紹了德國(guó)argillon公司的催化劑，它以蜂窩式、平板式為主， 活性物質(zhì)為pt、釩類(lèi)氧化物， 載體為tio2、zro2、sio2、ceo2 和al2o3 的一種或幾種。專(zhuān)利cn108290151a 介紹了丹麥topsoe 的波紋式或平板式催化劑， 其催化劑體系為v2o5/tio2。專(zhuān)利cn106824168a 介紹了日本觸媒化成的蜂窩式催化劑，其載體為tio2 形成的無(wú)機(jī)單一氧化物、和/ 或w、mo、si 及v 組成的組中的至少1 種與ti 的無(wú)機(jī)復(fù)合氧化物，活性成分釩、鉬、錳、鑭、釔及鈰組成的組中的至少1 種。專(zhuān)利cn105378244b 介紹了美國(guó)cormetech 的蜂窩式催化劑，其主要為釩基催化劑、沸石基催化劑（如cu- 沸石或fe- 沸石催化劑）。專(zhuān)利cn107597178a 介紹了奧地利ceram 公司的蜂窩式分子篩型催化劑，其中分子篩為zsm-5、beta 或sapo-34，金屬離子為銅、鐵或錳。
隨著日益增長(zhǎng)的脫硝技術(shù)升級(jí)和scr 催化劑需求，我國(guó)的相關(guān)企業(yè)也在不斷地成長(zhǎng)，他們通過(guò)對(duì)外引進(jìn)、自主開(kāi)發(fā)等手段也開(kāi)發(fā)了國(guó)產(chǎn)的scr 催化劑產(chǎn)品，目前，大唐南京、江蘇龍?jiān)?、江蘇萬(wàn)德、東方凱特瑞等產(chǎn)能均可達(dá)到10 000 m3/a 以上，而主要的催化劑類(lèi)型仍然是蜂窩式的v2o5/tio2。
4 scr脫硝催化劑市場(chǎng)發(fā)展前景
目前，我國(guó)scr 催化劑的主要市場(chǎng)集中在火電廠和汽車(chē)尾氣處理兩個(gè)領(lǐng)域?；炯僭O(shè)如下：未來(lái)五年，火電廠領(lǐng)域，新增火電廠的平均裝機(jī)容量為3 000 萬(wàn)千瓦時(shí)，平均每?jī)|千瓦的裝機(jī)量需要消耗8 萬(wàn)m3 催化劑，而每年有更換需求的機(jī)組為總裝機(jī)量的10%。而在汽車(chē)尾氣處理領(lǐng)域，汽油車(chē)和柴油車(chē)平均每升排量對(duì)應(yīng)1 l和2 l 催化劑，汽油車(chē)平均排量為1.2 l，柴油車(chē)平均排量為4 l。
基于上述假設(shè)，scr 催化劑的市場(chǎng)發(fā)展前景如圖 2所示。自2015 年，由于火電廠的裝機(jī)容量的增幅減緩以及汽車(chē)產(chǎn)量趨于平穩(wěn)，催化劑市場(chǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但平均維持在每年15 萬(wàn)m3 的市場(chǎng)規(guī)模，行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的成熟階段，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模在50~70 億。但由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)能仍低于市場(chǎng)規(guī)模，因此本行業(yè)仍然具備著持續(xù)上升的空間。
5 結(jié)語(yǔ)
未來(lái)，scr 催化劑行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將處于平穩(wěn)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而國(guó)產(chǎn)的scr 催化劑雖然已經(jīng)滿足市場(chǎng)的基本需求，但是從產(chǎn)品的壽命和可靠性方面仍需提升。為了減少催化劑的失活現(xiàn)象，提升催化劑的壽命，改進(jìn)催化劑活性組分、開(kāi)發(fā)新型載體材料、調(diào)整反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)反應(yīng)啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)保護(hù)、改進(jìn)吹灰系統(tǒng)以及定期檢測(cè)等方面，均將成為重要的研究方向。
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