זרז על בסיס ונדיום הוא זרז חשוב בתחום הטיפול בפליטות מנועי דיזל. הוא מורכב בעיקר מוונדיום פנטאוקסיד (V₂O₅) כמרכיב פעיל, ולעתים קרובות מתווסף לתחמוצות מתכות אחרות (כגון טריאוקסיד טונגסטןWO₃, טיטניום דו חמצניTiO₂וכו') כתוספים וכנשאים. המראה הנפוץ של הזרז הוא חלת דבש, שטוח וגלי.

product-685-406

הליבה של זרז מבוסס ונדיום SCR הוא ונדיום פנטאוקסיד (V₂O₅), שהוא המרכיב הפעיל העיקרי בזרז. פני השטח שלV₂O₅הוא חומצי, וקל ללכוד אמוניה אלקלית (NH₃) על משטח הזרז לתגובה. יתרון החמצון הספציפי שלו תורם להמרת אמוניה וNOx(תחמוצות חנקן) לחנקן (N₂) ומים (H₂O), המתאים במיוחד לסביבות עשירות בחמצן. בנוסף, הזרז משתמש בחומרים קרמיים של חלת דבש כנשאים וטונגסטן טריאוקסיד (WO₃) כתוספים.

עקרון העבודה של זרז מבוסס ונדיום SCR מבוסס על טכנולוגיית הפחתה קטליטית סלקטיבית. בתוך טווח טמפרטורת פליטה מסוים (בדרך כלל 300 ~ 400 מעלות), תמיסת אוריאה מימית (או חומר מפחית אחר) מרוססת לתוך גז הפליטה ומתפרקת לייצור אמוניה (NH₃). לאחר מכן, אמוניה מגיבה כימית עםNOxבגז הפליטה תחת פעולת הזרז לייצור חנקן לא מזיק (N₂) ומים (H₂O), ובכך למעשה להפחית את הפליטה שלNOxבגז הפליטה.

זה כולל בעיקר את השלבים הבאים:

שלב ספיחה: ראשית, אמוניה (NH₃) נספג באתרים הפעילים של הזרז כחומר מפחית. אתרים פעילים אלו הם בדרך כלל מרכזי חומצה לואיס ומרכזי חומצה Brønsted הנוצרים על ידי תחמוצות ונדיום.

שלב התגובה: לאחר מכן, תחמוצת חנקן (NOx) מולקולות הנספגות על פני הזרז פועלות באינטראקציה עם מולקולות אמוניה. תחת פעולת הזרז,NOxמופחת לחנקן (N₂) ואמוניה מתחמצנת. תהליך זה מלווה בדרך כלל בהמרה של תחמוצת ונדיום בין מצב מחומצן ומופחת.

שלב הספיחה: לבסוף, החנקן שנוצר נספג ממשטח הזרז ומשוחרר לגז הפליטה, בעוד המים הנוצרים נשארים על פני הזרז או יוצאים בצורה של אדי מים.

היעילות והסלקטיביות הגבוהה של זרזים מבוססי ונדיום מיוחסת למבנה האלקטרוני המיוחד ולפעילות הקטליטית של תחמוצות ונדיום. הזרז נועד לייעל את רמות ההפצה והאנרגיה של אתרים פעילים אלה כדי לקדם את תגובת SCR תוך דיכוי התרחשות של תגובות לוואי. טווח טמפרטורות הפעולה של זרזים מבוססי ונדיום הוא בדרך כלל בין 310 ל-430 מעלות צלזיוס, שהוא זרז בטמפרטורה בינונית-גבוהה. זה מתאים לטמפרטורת גזי הפליטה ביציאה של הכלכלן של הדוד, מה שמאפשר להתקין את כור הדניטריפיקציה SCR ישירות באזור זה כדי להשיג דניטריפיקציה יעילה.

product-653-227

מאפייני ביצועים:

מָסוֹרתִיV₂O₅/WO₃/TiO₂זרז SCR, זרז בטמפרטורה בינונית, עמיד לגופרית,V₂O₅הוא רעיל, בעל טמפרטורת הצתה גבוהה, חלון טמפרטורה צר, עמידות ירודה לטמפרטורות גבוהות, וקיים סיכון לזיהום הסביבה לאחר גריטה.

SCR משופר מבוסס ונדיום: גרסה משופרת של המסורתי מבוסס V, רעילות נמוכה, עמידה לגופרית ויעילות המרה גבוהה בטמפרטורה בינונית.

פעילות המרה גבוהה: זרזים מבוססי ונדיום SCR מראים גבוהNOxיעילות המרה בתנאי טמפרטורה בינוניים (כגון 350 ~ 450 מעלות), שיכולה להגיע ליותר מ-90%.

עמידות טובה לגופרית: לזרזים מבוססי ונדיום יש סובלנות גבוהה לגופרית ויכולים לשמור על ביצועים קטליטיים טובים בפליטת דיזל עם תכולת גופרית גבוהה.

רעילות נמוכה: בהשוואה לסוגים אחרים של זרזים, לזרזים מבוססי ונדיום יש רעילות נמוכה יותר ופחות השפעה על הסביבה ובריאות האדם.

יציבות חזקה: בתנאי הפעלה מתאימים, זרזים מבוססי SCR ונדיום יכולים לשמור על ביצועים קטליטיים יציבים לאורך זמן.

אזורי יישום:

זרזים מבוססי SCR ונדיום נמצאים בשימוש נרחב במערכות טיפול לאחר מנועי דיזל, במיוחד רכבי דיזל כבדים עם תקני פליטה גבוהים ומכונות ניידות שאינן כביש. בנוסף, נעשה שימוש נרחב בזרזים מבוססי SCR ונדיום בתחנות כוח תרמיות, מפעלי שריפת פסולת, מפעלי חומצה חנקתית, מפעלי חנקה, מפעלי פלדה, מפעלי דשנים ותעשיות אחרות.