SCR脱硝催化剂发展现状与前景分析.doc

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1、SCR脱硝催化剂发展现状与前景分析摘要： 选择性催化还原反应(SCR)技术是目前工业上应用最广的一种脱硝技术,主要应用在火电厂脱硝和汽车尾气处理两个领域.在SCR工艺体系中,催化剂是重要组成部分,它的结构和性能直接影响SCR体系的脱硝效果.目前国内最常用的SCR催化剂是以V2O5/TiO2为主的钛基钒类催化剂.未来十年,国内的SCR催化剂行业将进入平稳需求阶段,但由于国内现有的产能仍低于市场规模,因此本行业仍然具备着持续上升的空间。1 氮氧化物排放以及治理现状随着我国道路车辆的飞速增长以及火电厂等电力行业的大力发展，氮氧化物的污染问题日益严重。2011年我国国民经济和社会发展十二五规划纲要和火

2、电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）的发布是我国治理氮氧化物污染的重要里程碑。经过近十年的努力，我国的氮氧化物减排治理已经取得成效，自从2012 年开始氮氧化物的排放量逐年下降，到2018 年已经降低至1 600t 左右。2 SCR脱硝催化剂技术发展现状选择性催化还原反应（SCR）技术是目前工业上应用最广的一种脱硝技术，其催化剂是重要组成部分，它的结构和性能直接影响SCR 体系的脱硝效果。按照不同的分类方法，SCR催化剂可以分为多种类型：（1）按活性组分分类，第一类为铂、钌、钯等贵金属，第二类是以V2O5 为主的钒、钨、钼的氧化物，第三类是含铁、铈、锰、铋和铜的复合氧化物。（2）

3、按载体分类：第一类以为TiO2 为主的氧化物、第二类为活性炭，第三类为沸石分子筛。（3）按温度分类：低温（ 300 ）、中温（260400），高温（345590 ）。（4）按结构分类：蜂窝式、平板式或波纹式。对SCR催化剂相关专利进行检索分析，自2010 年开始全球SCR 催化剂相关的专利申请量仍有着持续上升的趋势（图1），直至到2016 年，专利申请呈饱和态势，从2017 年开始，专利申请量逐年下降。其中，中国专利的发展趋势与全球发展趋势相同，但专利申请量低于日本和欧美等技术先进国家和地区。截止2019 年9 月底，SCR 催化剂全球专利的主要申请人分为两类：一类企业为车企，其对于SCR 催

4、化剂的研究主要应用于车用尾气处理应用领域，丰田、通用、福特以及现代均有较多的专利布局。而另一类企业为化工企业，其对于SCR 催化剂的研究应用领域较广，既可应用于车用尾气排放的控制，也可应用于工业设备排放处理，国际知名的庄信万丰和巴斯夫等均位于专利申请量的前列。而中国专利的主要申请人则分为三大类：前两类与全球专利的主要申请人一致，其中，在第二类化工企业中，大唐环保以及江苏龙源作为国产企业，其专利申请量位于前列。第三类申请人为高校和研究机构。这也表明，我国的SCR 相关技术仍有部分处于实验室阶段的理论研究，真正全面地转化成产品应用仍然需要一定的时间。3 SCR脱硝催化剂行业发展现状目前国内使用的S

5、CR 催化剂主要分为进口和国产两种，其中，欧美和日韩均有成熟的技术，这些产品以蜂窝式的钛基钒类催化剂为主导，其主要情况如下。专利C N 1 0 9 4 7 7 4 0 9 A 、CN106659974A 介绍了德国Argillon公司的催化剂，它以蜂窝式、平板式为主， 活性物质为Pt、钒类氧化物， 载体为TiO2、ZrO2、SiO2、CeO2 和Al2O3 的一种或几种。专利CN108290151A 介绍了丹麦Topsoe 的波纹式或平板式催化剂， 其催化剂体系为V2O5/TiO2。专利CN106824168A 介绍了日本触媒化成的蜂窝式催化剂，其载体为TiO2 形成的无机单一氧化物、和/ 或

6、W、Mo、Si 及V 组成的组中的至少1 种与Ti 的无机复合氧化物，活性成分钒、钼、锰、镧、钇及铈组成的组中的至少1 种。专利CN105378244B 介绍了美国CORMETECH 的蜂窝式催化剂，其主要为钒基催化剂、沸石基催化剂（如Cu- 沸石或Fe- 沸石催化剂）。专利CN107597178A 介绍了奥地利Ceram 公司的蜂窝式分子筛型催化剂，其中分子筛为ZSM-5、BETA 或SAPO-34，金属离子为铜、铁或锰。随着日益增长的脱硝技术升级和SCR 催化剂需求，我国的相关企业也在不断地成长，他们通过对外引进、自主开发等手段也开发了国产的SCR 催化剂产品，目前，大唐南京、江苏龙源、江

7、苏万德、东方凯特瑞等产能均可达到10 000 m3/a 以上，而主要的催化剂类型仍然是蜂窝式的V2O5/TiO2。4 SCR脱硝催化剂市场发展前景目前，我国SCR 催化剂的主要市场集中在火电厂和汽车尾气处理两个领域。基本假设如下：未来五年，火电厂领域，新增火电厂的平均装机容量为3 000 万千瓦时，平均每亿千瓦的装机量需要消耗8 万m3 催化剂，而每年有更换需求的机组为总装机量的10%。而在汽车尾气处理领域，汽油车和柴油车平均每升排量对应1 L和2 L 催化剂，汽油车平均排量为1.2 L，柴油车平均排量为4 L。基于上述假设，SCR 催化剂的市场发展前景如图 2所示。自2015 年，由于火电厂的装机容量的增幅减缓以及汽车产量趋于平稳，催化剂市场呈现下降趋势，但平均维持在每年15 万m3 的市场规模，行业已经进入一个相对平稳的成熟阶段，整体产业规模在5070 亿。但由于国内现有的产能仍低于市场规模，因此本行业仍然具备着持续上升的空间。5 结语未来，SCR 催化剂行业的市场规模将处于平稳的发展状态，而国产的SCR 催化剂虽然已经满足市场的基本需求，但是从产品的寿命和可靠性方面仍需提升。为了减少催化剂的失活现象，提升催化剂的寿命，改进催化剂活性组分、开发新型载体材料、调整反应器结构、加强反应启动和运行过程中的各项保护、改进吹灰系统以及定期检测等方面，均将成为重要的研究方向。4