Studio dell'invecchiamento di catalizzatori SCR in applicazioni high dust

The ternary systems V2O5 -WO3 / TiO2 represent, at present, the most common commercial catalysts in the SCR processes in stationary applications. This thesis analyzed the causes responsible for the loss of activity on 3 commercial catalysts provided by Enel with a progressive degree of aging: fresh, 1500 hours, 35,000 hours. Following the powders tests, no difference in reactivity was found on the samples tested. By virtue of a non-chemical poisoning, it was necessary to carry out a new type of test that involves the use of a monolith wall inserted directly inside the reactor. From the tests carried out, a difference of reactivity was found on the catalyst aged 35,000 hours at medium-high temperatures, which therefore presented a de-NOx activity decidedly lower than the others. It has been concluded that the presence of a layer of ash on the surface of the most aged catalyst acts as a "diffusive barrier", decreasing the diffusion coefficient and thus slowing the diffusion of the reacting species on the active sites of the catalyst. By removing the ash layer, a recovery of the activity comparable to that of the fresh catalyst was observed.

I sistemi ternari V2O5 -WO3/TiO2 rappresentano, allo stato attuale, i catalizzatori commerciali più diffusi nei processi SCR in applicazioni stazionarie. In questo lavoro di tesi sono state analizzate le cause responsabili della perdita di attività su 3 catalizzatori commerciali forniti da Enel a progressivo grado di invecchiamento: fresco, 1500 ore, 35000 ore. A seguito dei test sulle polveri non è emersa alcuna differenza di reattività sostanziale sui campioni testati. In virtù di un avvelenamento non di tipo chimico, si è reso necessario effettuare una nuova tipologia di test che prevede l’utilizzo di una parete del monolita inserita direttamente all’interno del reattore. Dalle prove svolte è stata riscontrata una discrepanza di reattività sul catalizzatore invecchiato 35000 ore alle medie-alte temperature, che presentava dunque una attività De-NOx decisamente inferiore rispetto agli altri. Si è concluso che la presenza di uno strato di ceneri sulla superficie del catalizzatore più invecchiato agisca come una “barriera diffusiva”, diminuendo il coefficiente di diffusione e rallentando in questo modo la diffusione delle specie reagenti sui siti attivi del catalizzatore. Rimuovendo lo strato di ceneri si è osservato un recupero dell’attività comparabile a quello del catalizzatore fresco.