SCR脱硝催化剂的专利研究进展

总结和比较，对我国SCR脱硝催化剂技术领域的发展提出建议。

关键词：氮氧化物；NOx；脱硝；SCR；专利

前 沿

氮氧化物是锅炉和内燃机排放气体中的主要有害物质之一，主要由NO和NO2组成。NOx 危害极大， 不仅对生物有剧毒作用， 而且还会生成光化学烟雾。脱除排放气中的NOx的方法主要分为吸附法和催化法，其中吸附法主要为变温吸附（ TSA ）和变压吸附（ PSA ）法，而催化法则以选择性催化还原法（selective catalytic reduction，即SCR）为代表[1]-[2]。SCR法是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，我国的脱硝项目起步较晚，国内已经投入运行的选择性催化还原（SCR）脱硝项目大多是引进欧美、日本等发达国家的脱硝技术，SCR脱硝技术的核心催化剂，几乎全部依赖进口，成本非常高，因此如何加强具有我国自主知识产权的SCR催化剂是该行业首要解决的问题[3]-[4]。

对于 SCR 工艺，其核心技术是脱硝催化剂，催化剂性能直接影响 SCR 系统的整体脱硝效果。SCR 反应的催化剂发展主要经历了四个阶段。最早是采用 Pt、Rh、Pd 等贵金属作为活性组分，以CO和H2或碳氢化合物作为还原剂，其催化反应的活性温度区间较低，通常在300 ℃以下，现在多用于柴油机的排放控制中；后来，引入了V2O5/TiO2等在化工过程中采用的金属氧化物类催化剂，最佳活性温区多处于250～400℃，其中钛基钒类催化剂也是燃煤电站 SCR 系统中最常采用的催化剂；再后来发展了碳基催化剂，使烟气同时脱硫脱氮技术得以发展；近年来，对金属离子交换沸石类催化剂研究较多，其有效的活性温区较高，最高可达 600 ℃，对NOx的催化还原和催化分解活性都很高，是研究中比较活跃的领域[5]。

SCR脱硝催化剂的专利分布情况分析

1. 专利申请量趋势分析

图 1为SCR脱硝催化剂的申请量随年份的变化趋势，从图中可以得出，第1件全球及中国的SCR脱硝催化剂专利文件是公开号为CN87100737，19870218，诺顿公司的《含有氧化锆和沸石混合物的氮氧化物选择性还原催化剂》，2007年开始申请量逐年明显增加，2010 年以后，其申请量趋向于饱和。可见，2007-2010 年之间，属于SCR脱硝催化剂的快速发展阶段，SCR脱硝催化技术有了显著的进步。在2010年之后，申请量保持一个相对稳定的水平，说明SCR脱硝催化技术已相对成熟，平稳发展。

2. 专利申请人分析

图2和图3分别为中国申请及全球申请在SCR脱硝催化剂领域的分布，从图中可看出，中国SCR脱硝催化剂申请主要集中于理论研究，中国企业的申请量比例还较小，而全球申请的情况正好相反，但已经可以看出中国企业对专利保护的意识已经明显增强。

在SCR应用中，国外主要用于汽车尾气处理，约占应用的1/3。而中国用于汽车尾气处理约占1/5。说明国外比中国更加注重于汽车尾气处理方面的应用研究，这与中国现今还是发展中国家，需要大力发展重工业的原因可能相关，因此用于非汽车尾气处理的研究更多。

结 语

通过以上对我国的SCR专利技术，对于国内技术情况而言，在专利技术中其热点集中在对SCR催化剂制备方法及对复合金属氧化物催化剂的改进上，而国外已经集中于新型载体的研究。

对于如何缩短我国与国外SCR催化剂技术的差距，建议从以下几个方面着手：

1）沸石分子筛催化剂会是今后研究的热点，而我国对SCR沸石分子筛催化剂的研究相对较少，我国在沸石分子筛上的研究也早已有，如何将沸石分子筛催化剂与SCR脱硝技术结合起来，并及时获得专利权保护，是今后一大热点。

2）虽然目前国内的SCR金属氧化物催化剂技术大多数是现有技术的小改进，但是我们应该鼓励和提倡这一做法以实现对国外核心原创专利的包围，使国内SCR催化剂企业摆脱国外专利的技术壁垒，同时应加快拥有自主产权的复合金属氧化物催化剂的工业化，从而实现SCR催化剂质的飞跃。

3）我国的申请人目前集中在高校和科研机构中，但大学和科研机构推广实力相对较弱，只有加入企业的力量才能更好地促进技术成果的产生和产业化。

参考文献

[1] 满 雪等， SCR 脱硝催化剂的研究现状及展望[J]，《广州化工》，2008，36（6）：22.

[2] 唐鉴等，吸附脱除氮氧化物的研究进展[J]，《石化技术与应用》，2009，27（4）：370.

[3] 史建公等， SCR脱硝催化剂国内专利技术进展[J]，《中外能源》，2013，18（5）：65.

[4] 赵莹等， 我国SCR催化剂的技术现状综述[J]，《现代工业经济和信息化》，2013，56：53.

[5] 胡晓宏等， 氮氧化物选择性催化还原催化剂研究综述[J]，《环境科学与技术》，2007，30（11）：107.

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