CN103551209B - 用于scr烟气脱硝催化剂的活化再生液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液，其组分和重量比分别为：偏钒酸铵：0.8～1.1wt%，钨酸铵：9.4～10.4wt%，仲钼酸铵：4.9～5.7wt%，表面渗透剂：0.1-0.5wt%，草酸或者稀硫酸：5.2～8.4wt%，去离子水：74.6～78.7wt%，活化再生液的温度为：20～60℃。与现有的SCR催化剂的离线活化后的脱硝效率相比，本发明在线补充催化剂的活性成分后，催化剂脱硝效率达到了85%；并且省时、省力、操作方便、便于催化剂活化常态化。

Description

用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液及其制备方法

技术领域

本发明涉及催化剂在线活化技术领域，特别地，涉及一种用于燃煤火电厂SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液及其制备方法。

背景技术

据我国“十二五”规划，2015年氮氧化物（NOx）排放总量要比2010年减少10%。这个目标显然成为了国内众多火电厂锅炉烟气脱硝技术改革的潜在动力。目前在国内燃煤火电厂烟气脱硝系统中，约有90%以上采用了SCR（SelectiveCatalystReduction，SCR）工艺。该工艺的核心的催化剂，通常占到初期投资的40%-60%。在实际运行中，烟气中含有的K、Na、As等氧化物和飞灰容易使催化剂中毒和堵塞，使得催化剂在使用过程中失去活性，从而影响整个SCR工艺的效率。所以，催化剂的寿命决定着SCR系统的成本。对于中毒失活的催化剂可以通过再生的方法使其得到重新利用，再生后的活性可恢复到新鲜催化剂的90%-100%，而再生的费用只有更新费用的40%-50%。因此，开展SCR脱硝催化剂的再生研究既能降低脱硝成本，又能减轻因丢弃失活催化剂对环境造成的压力，具有重要的现实意义。

目前，燃煤电厂SCR脱硝催化剂的再生工艺，需要在锅炉的停运检修期间进行。通过将中毒的催化剂从脱硝反应器内卸出，装车送往专门厂家进行活化处理，然后再将活化后的催化剂装入脱硝反应器内，重新安装。该催化剂离线活化技术有其明显的不足：一是需要强制停炉，影响企业的正常运行与生产；二是催化剂的卸载、长途运输、工厂活化及重新装载过程费时费力，延长了催化剂的再生工期，同时也极易导致以陶瓷为载体的催化剂的破损，降低成品率。

因此，这种能抑制催化剂中毒并在锅炉运行中能在线活化或停炉后在脱硝反应器现场进行快速活化的SCR烟气脱硝催化剂在线活化的技术便成为了该研究领域的一个突破口。而对于SCR烟气脱硝催化剂在线活化工艺中所采用的活化液配方，其组成成分对再生效果的恢复情况直接影响到该脱硝工艺的成本及脱硝效果，所以，开展对SCR脱硝催化剂在线活化液配方的研究具有举足轻重的作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于燃煤火电厂SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液及其制备方法，以解决催化剂不能在线再生的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液，其组分和重量比分别为：

偏钒酸铵：0.8～1.1wt%，钨酸铵：9.4～10.4wt%，

仲钼酸铵：4.9～5.7wt%，表面渗透剂：0.1-0.5wt%，

草酸或者稀硫酸：5.2～8.4wt%，去离子水：74.6～78.7wt%，

活化再生液的温度为：20～60℃。

优选地，所述偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1:（8.95-10.87）:（4.54-5.73）。

优选地，所述活化再生液的温度为：20～40℃。

优选地，所述表面渗透剂为JFC。

如上所述的一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液的制备方法，包括步骤：

按比例称取偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵和表面渗透剂后，溶于去离子水中搅拌，搅拌同时加入草酸或者稀硫酸；组分完全溶解后静置制得活化再生液；

所述去离子水的温度为：20～60℃。

本发明具有以下有益效果：

本发明活化再生液中含催化剂活性成分的前驱体，如偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵等，在催化剂清洗活化后的烘干和焙烧等工序中，再生液中的偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵均在高温下分解，分别沉淀出五氧化二钒、氧化钨、氧化钼等催化剂的活性成分。因此，中毒后的催化剂则可以得到补充再生。

偏钒酸铵、仲钼酸铵和表面渗透剂都能溶于水，易于制备。在添加稀硫酸或草酸形成的酸性环境中，钨酸铵的溶解度被提高，同时可使催化剂保持一定的还原性。

其中，偏钒酸铵为制得五氧化二钒的必备前驱体，直接采用偏钒酸铵不仅可以简化工序，并且铵盐在焙烧过程中分解生成氨气，可从催化剂表面逃逸，无副产品残留。另外，偏钒酸铵在焙烧阶段可直接有效生成催化剂活性成分五氧化二钒，比用其他钒酸盐作为活化液的方法中间省去了二次转化的过程，减少了有效成分在转化过程中的损失，所以相比其他活化剂中的钒酸铵盐，本发明活化再生液中偏钒酸铵的用量减少了2/3以上。

同样的，仲钼酸铵为制得有效活性成分三氧化钼的必备前驱体，比用其他钼酸盐作为活化液的方法中间省去了二次转化的过程，减少钼元素的转化损失。

本发明活化再生液中选用的草酸使得再生液维持在偏酸性的环境，不仅可以促进钨酸铵的溶解，还可提高催化剂的效果。此外，草酸较其他弱酸具有更强的还原性，有利于催化剂保持较好的还原能力。

所用溶液为去离子水，水中不含有氯离子，在酸性环境中则不会消耗V₂O₅，使得Cl^－被还原成Cl₂。

表面渗透剂具有很强的去污能力，不但能除去催化剂表面沉积的油污，同时增加活化液在催化剂内部的渗透、湿润作用，增强二者接触表面积，加强活化剂成分在催化剂表面的分布均匀。特别是渗透剂JFC（脂肪醇聚氧乙烯醚）属非离子表面活性剂，具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降，既能提高对催化剂的清洁效果又不会对催化剂产生破坏性的副作用。

特别是，在偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1:（8.95-10.87）:（4.54-5.73）时，该种活化再生液的再生效率提高了7-30%。

与现有的SCR催化剂的离线活化后的脱硝效率相比，本发明在线补充催化剂的活性成分后，催化剂脱硝效率达到了85%；并且省时、省力、操作方便、便于催化剂活化常态化。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一、

1.称取偏钒酸铵153g(占总活化液质量百分数为0.8wt%)、钨酸铵2000g(占总活化液质量百分数为10.4wt%)、仲钼酸铵1000g(占总活化液质量百分数为5.2wt%),同时称取表面渗透剂（JFC）100g占总活化液质量百分数为0.5wt%，将上述配方溶于15000ml去离子水中，搅拌的同时加入草酸1000g(占总活化液质量百分数为5.2wt%),上述组分的溶解温度为20℃，待完全溶解后静置，制得再生活化液。

2.在已有的SCR在线活化实验反应装置反应器中，装入由东方凯特瑞提供的已失活的蜂窝式催化剂，活化后的烘干焙烧温度设定为300℃，上述配制完成的活化液置于100L的塑料水箱中，用水泵将活化液送入活化反应装置，准备就绪后开启反应器，用烟气分析仪对反应器中进出口的NO_x、SO₂、SO₃等气体的浓度进行测定。根据公式脱硝率=(C_NO进口—C_{NO出 口})/C_NO进口×100%计算脱硝效率。测得脱硝率达72.5%。

本实施例中的偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1:13.07:6.54，再生时间为5.8-7.8s。

实施例2

1.称取偏钒酸铵252g(占总活化液质量百分数为1.0wt%)、钨酸铵2516g(占总活化液质量百分数为9.5wt%)、仲钼酸铵1500g(占总活化液质量百分数为5.7wt%),同时称取表面渗透剂（JFC）126g占总活化液质量百分数为0.5wt%，将上述配方溶于20000ml去离子水中，搅拌的同时加入草酸2000g(占总活化液质量百分数为7.6wt%),上述组分的溶解温度为40℃，待完全溶解后静置，制得再生活化液。

2.在已有的SCR在线活化实验反应装置反应器中，装入由东方凯特瑞提供的已失活的蜂窝式催化剂，活化后的烘干焙烧温度设定为300℃，上述配制完成的活化液置于100L的塑料水箱中，用水泵将活化液送入活化反应装置，准备就绪后开启反应器，用烟气分析仪对反应器中进出口的NOx、SO₂、SO₃等气体的浓度进行测定。根据公式脱硝率=(C_NO进口—C_{NO出 口})/C_NO进口×100%计算脱硝效率。测得脱硝率达85.8%。

本实施例中的偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1：9.98:5.95，再生时间为6.2-7.9s。

以下实施例三至实施例十参照上述实施例一和实施例二的制备方法和检测方法，其活化再生液的具体组成如下表所示：

在实施例三至实施例十中，活化再生后的催化剂的脱硝率均达85%左右。

并且，在实施例四、五、六、七、十中，由于其偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1:（8.95-10.87）:（4.54-5.73）时，该种活化再生液的再生时间从6.0-7.5s提高至5.2-7.0s，效率提高了7-30%。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液，其特征在于，其组分和重量比分别为：

偏钒酸铵：0.8～1.1wt％，钨酸铵：9.4～10.4wt％，

仲钼酸铵：4.9～5.7wt％，表面渗透剂：0.1-0.5wt％，

草酸或者稀硫酸：5.2～8.4wt％，去离子水：74.6～78.7wt％，

活化再生液的温度为：20～60℃，所述偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵的重量比例为1∶(9.47-10.87)∶(5.0-5.54)；所述表面渗透剂为JFC。

2.根据权利要求1所述的一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液，其特征在于，所述活化再生液的温度为：20～40℃。

3.如权利要求1所述的一种用于SCR烟气脱硝催化剂的活化再生液的制备方法，其特征在于，

按比例称取偏钒酸铵、钨酸铵、仲钼酸铵和表面渗透剂后，溶于去离子水中搅拌，搅拌同时加入草酸或者稀硫酸；组分完全溶解后静置制得活化再生液；

所述去离子水的温度为：20～60℃。