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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SCR 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50~70 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。
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