CN104667997A - 一种scr催化剂再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域,特别涉及一种SCR催化剂再生方法。本发明方法包括催化剂检测、设计催化剂清洗工艺、工艺参数设置、配置清洗液、污水处理和性能检验等步骤。本发明方法易实现生产线自动化;增加酸性调节工序,即可对残留的碱金属氧化物进一步去除,又可将催化剂的pH值调节到合理的范围值;活性剂采用草酸氧钒溶液,催化剂活性剂添加均匀,该活性在烟道里经过高温变成V2O5,草酸氧钒高温氧化成V2O5过程中,无有毒有害气体释放。采用低温干燥,去掉催化剂在再生过程中吸入的游离水,节约了能源;再生过程对废水、废渣进行分段针对性的处理,减少了再生对环境的影响,增加了废水、废液循环利用,减少了物料消耗。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域,特别涉及一种SCR催化剂再生方法。
背景技术
SCR(选择还原脱硝)催化剂在运行过程中,由于表面积减少、活性剂的流逝和中毒等原因,催化剂活性会逐渐降低,当其活性降低到一定程度时,无法满足SCR系统的需要时,我们称之为失效,当这种失效可以通过一定的技术手段使其得到回复,我们称之为“失效SCR催化剂”,当这种失效无法还原,我们称之为“废弃SCR催化剂”。
催化剂再生是针对失效SCR催化剂采用一定的技术手段使其活性得到一定程度的恢复。随着SCR系统的投运量增加,SCR催化剂用量增加,其再生需求也越来越大,逐渐形成了SCR催化剂再生市场,国内每年催化剂再生市场约20万立方米左右。
从降低SCR系统运行成本和减少废弃SCR催化剂固废两方面来看,均需要大力发展SCR再生行业,目前,国内已经有多个企业参与到SCR再生领域,但再生工艺流程较为粗放,自动化程度较低,“三废”未得到有效处理,有的甚至直接排放。最新环保要求SCR催化剂再生企业必须拥有完善的再生工艺和“三废”处理工艺,需要申请废烟气脱硝催化剂综合经营许可证,依法合规开展失效SCR催化剂再生业务。
发明内容
本发明是针对目前SCR催化剂失效的特征,发明一套高效、节能、环保和经济的SCR催化剂再生工艺流程,确保本SCR催化剂再生工艺具有技术先进性、处理成本低、能耗低和环境效益好等优势,实现SCR催化剂再生自动化,生产过程产生的污水得到最大程度的循环利用。
针对现有技术不足,本发明提供了一种SCR催化剂再生方法。
一种SCR催化剂再生方法,包括如下步骤:催化剂检测、设计催化剂清洗工艺、工艺参数设置、配置清洗液、污水处理和性能检验。
所述催化剂检测包括催化剂活性检验、理化检验和失效原因分析。
催化剂活性检验:一般在微型活性检测装置上进行,其主要步骤包括前处理、制样、活性检验、数据记录。
理化检验包括催化剂成分、强度、重量和缺陷情况检测。
根据催化剂的各项检测情况,分析出催化剂的主要失效原因、再生活性的恢复程度和是否具有再生价值等结论。
所述催化剂清洗工艺包括催化剂模块上料、第一次自动喷淋、化学清洗、第二次自动喷淋、超声波清洗、pH值调整、活性剂添加和干燥。
失效SCR催化剂再生可以将上述步骤全部走完,也可选择减少其中的某个步骤。
采用模块夹具是为了设备有更好的适应性,对不同尺寸和结构的模块均能适用,系统机械手只需对模块夹具进行操作即可,使系统运行更有效率。
自动喷淋采用双喷头喷淋方式,压力根据催化剂强度检测结果设定,喷淋时,采用催化剂模块不动,喷头在模块的上表面做往复运动,喷淋角度可调整。
化学清洗采用浸泡的方式,模块夹具悬挂在支架上,模块全部浸入液体中,在液体池内布置曝气装置,使液体在催化剂孔道里流动。池体中水在清洗过程中做同步除泥处理。
第二次自动喷淋将软化了的灰分从SCR催化剂表面清洗掉。
超声波清洗是为了将SCR催化剂的微孔清洗干净,增加SCR催化剂的表面积。
pH调整一般采用稀硫酸。
活性剂采用草酸氧钒。
干燥采用低温干燥。
所述工艺参数包括自动喷淋水压、喷射角度和时间,再生清洗液的配方、浓度、温度、曝气压力和清洗时间,超声波的功率、温度和时间,pH值调整用酸浓度、温度和时间,活性剂的浓度、温度和时间,干燥温度和时间。
以下是根据某个项目设计的工艺参数表。
表1 某项目工艺参数设计表
在SCR催化剂再生过程中使用清洗液的目的是由于SCR催化剂不能使用强力清洗方式,使用清洗液可以使SCR催化剂上附着的灰分软化、部分溶解,在一定外力的情况从SCR催化剂表面脱落,达到清除其表面和孔道灰分的目的,从而恢复其表面积。同时将部分催化剂中毒元素清除掉。
所述清洗液采用表面活性液、助溶剂、渗透剂、酸和其相对应的缓蚀剂配制而成。
表2 清洗液配方数据表
清洗液配方完成后,要进行实验确认,每个项目均需要做再生清洗液配置。
SCR催化剂再生过程产生污水的环节包括第一次自动喷淋、化学清洗、第二次自动喷淋、超声波清洗、pH值调节、活性调节等。
第一次自动喷淋产生污水,通过收集后进行压滤固液分离,固体作为建筑用材,水回用于第一次自动喷淋,当水中可溶性无机盐积累到一定程度后,进行反渗透,淡水回用,浓水经蒸发,残渣委外处理。
化学清洗过程中液体不间断做泥沙清除,将槽体中的液体循环进入压滤机进行固液分离,将清洗过程中产生的泥沙及时清除掉,液体回用于化学清洗,泥沙可用于建材使用。当清洗液不能再使用时,进行反渗透,淡水回用,浓液经蒸发,残渣委外处理或焚烧。
第二次自动喷淋产生污水,通过收集后进行压滤固液分离,固体作为建筑用材,水回用于第二次自动喷淋,当水无法再使用后,进行反渗透,淡水回用,浓液排入到化学清洗反渗透浓液池一并处理。
超声波清洗产生废水较少,并入第二次自动喷淋废水中一并处理。
pH值调节工艺产生的废水,用碳酸钙进行中和、沉淀、固液分离,固体作为一般废弃物进行处理,液体回用。
活性调整工艺产生废水收集后做无害化处理。
SCR催化剂再生后要进行性能检验,以确保其满足使用要求。
所述性能检测包括脱硝效率、SO2-SO3转化率、氨逃逸、横向强度、纵向强度和有效孔比率。
表3 性能检测项目表
本发明的有益效果为:
本发明易实现生产线自动化;
自动喷淋采用垂直和倾斜角度同时协同喷淋方式,提高了清洗效果;
清洗液配方根据项目特点制定;
超声波采用与催化剂孔道垂直的方式,深孔、微孔清洗效果较好;
增加酸性调节工序,即可对残留的碱金属氧化物进一步去除,又可将催化剂的pH值调节到合理的范围值;
活性剂采用无毒优质的草酸氧钒溶液,催化剂活性剂添加均匀,该活性在烟道里经过高温变成V2O5,草酸氧钒高温氧化成V2O5过程中,无有毒有害气体释放。
采用低温干燥,去掉催化剂在再生过程中吸入的游离水,节约了能源;
再生过程对废水、废渣进行分段针对性的处理,减少了再生对环境的影响,增加了废水、废液循环利用,减少了物料消耗。
附图说明
图1为本发明SCR催化剂再生方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种SCR催化剂再生方法,下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
某项目SCR系统脱硝效率设计值为80%,运行3年后脱硝效率下降到70%,不能满足系统要求。从该项目反应器中不同位置抽取4根催化剂单体进行再生工艺试验。
取其中一根制样做催化剂成分分析、灰分成分分析、强度检测。
取另外三根用压缩空气去除催化剂表面和孔道上附着的灰尘后,做脱硝效率、SO2-SO3转化率、氨逃逸实验。
检测数据如下:
表4 实施例1催化剂检测数据表
表5 实施例1催化剂成分检测数据表
表6 实施例1灰分成分检测数据表
再生工艺流程:
工艺流程采用手持第一次喷淋、化学清洗、手持第二次喷淋、超声波清洗、pH值调整、活性剂添加、干燥等8个步骤。
清洗液配方采用下表所示配方,稀释为原体积的10倍。
表7 实施例1清洗液配方数据表
序号 | 成分 | 配比(质量分数%) |
1 | 脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE) | 30 |
2 | 松香酸聚氧乙烯酯(RPGC) | 10 |
3 | 三乙醇胺(氨基磺酸) | 5 |
4 | 助溶剂(滑石酸) | 5 |
5 | 渗透剂烷基酚聚氧乙烯乙醚(JFC) | 10 |
6 | 盐酸 | 2 |
7 | 消泡剂(有机硅类) | 2 |
8 | 溶剂(水) | 余量 |
工艺参数按下表设计:
表8 实施例1工艺参数设计表
试验结果检验数据见下表:
表9 实施例1性能检测数据表
实验证明3根催化剂单体按照本发明的再生工艺均满足SCR催化剂性能使用要求。
实施例2
某项目SCR系统脱硝效率设计值为85%,运行3年后脱硝效率下降到65%,不能满足系统要求。从该项目反应器中不同位置抽取4根催化剂单体进行再生工艺试验。
取其中一根制样做催化剂成分分析、灰分成分分析、强度检测。
取另外三根用压缩空气去除催化剂表面和孔道上附着的灰尘后,做脱硝效率、SO2-SO3转化率、氨逃逸实验。
检测数据如下:
表10 实施例2催化剂检测数据表
表11 实施例2催化剂成分检测数据表
表12 实施例2灰分成分检测数据表
再生工艺流程:
工艺流程采用手持第一次喷淋、化学清洗、手持第二次喷淋、超声波清洗、pH值调整、干燥等7个步骤。
清洗液配方采用下表所示配方,稀释为原体积的12倍。
表13 实施例2清洗液配方数据表
序号 | 成分 | 配比(质量分数%) |
1 | 脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE) | 40 |
2 | 松香酸聚氧乙烯酯(RPGC) | 10 |
3 | 三乙醇胺(氨基磺酸) | 5 |
4 | 助溶剂(滑石酸) | 5 |
5 | 渗透剂烷基酚聚氧乙烯乙醚(JFC) | 7 |
6 | 盐酸 | 2 |
7 | 消泡剂(有机硅类) | 1 |
8 | 溶剂(水) | 余量 |
工艺参数按下表设计:
表14 实施例2工艺参数设计表
试验结果检验数据见下表:
表15 实施例2性能检测数据表
实验证明3根催化剂单体按照本发明的再生工艺均满足SCR催化剂性能使用要求。
实施例3
某项目SCR系统脱硝效率设计值为80%,运行3年后脱硝效率下降到75%,不能满足系统要求。从该项目反应器中不同位置抽取4根催化剂单体进行再生工艺试验。
取其中一根制样做催化剂成分分析、灰分成分分析、强度检测。
取另外三根用压缩空气去除催化剂表面和孔道上附着的灰尘后,做脱硝效率、SO2-SO3转化率、氨逃逸实验。
检测数据如下:
表16 实施例3催化剂检测数据表
表17 实施例3催化剂成分检测数据表
表18 实施例3灰分成分检测数据表
再生工艺流程:
工艺流程采用手持第一次喷淋、化学清洗、手持第二次喷淋、超声波清洗、pH值调整、活性剂添加、干燥等8个步骤。
清洗液配方采用下表所示配方,稀释为原体积的15倍。
表19 实施例3清洗液配方数据表
序号 | 成分 | 配比(质量分数%) |
1 | 脂肪酸聚氧乙烯甲醚(FMEE) | 30 |
2 | 松香酸聚氧乙烯酯(RPGC) | 5 |
3 | 三乙醇胺(氨基磺酸) | 3 |
4 | 助溶剂(滑石酸) | 3 |
5 | 渗透剂烷基酚聚氧乙烯乙醚(JFC) | 5 |
6 | 氢氟酸 | 2 |
7 | 消泡剂(有机硅类) | 2 |
8 | 溶剂(水) | 余量 |
工艺参数按下表设计:
表20 实施例3工艺参数设计表
试验结果检验数据见下表:
表21 实施例3性能检测数据表
实验证明3根催化剂单体按照本发明的再生工艺均满足SCR催化剂性能使用要求。
Claims (7)
1.一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,包括如下步骤:催化剂检测、设计催化剂清洗工艺、工艺参数设置、配置清洗液、污水处理和性能检验。
2.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述催化剂检测包括催化剂活性检验、理化检验和失效原因分析。
3.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述工艺参数包括自动喷淋水压、喷射角度和时间,再生清洗液的配方、浓度、温度、曝气压力和清洗时间,超声波的功率、温度和时间,pH值调整用酸浓度、温度和时间,活性剂的浓度、温度和时间,干燥温度和时间。
4.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述清洗液采用表面活性液、助溶剂、渗透剂、酸和其相对应的缓蚀剂配制而成。
5.根据权利要求4所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述清洗液的成分及各组分质量分数如下:
6.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述催化剂清洗工艺包括催化剂模块上料、第一次自动喷淋、化学清洗、第二次自动喷淋、超声波清洗、pH值调整、活性剂添加和干燥中的多种。
7.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂再生方法,其特征在于,所述性能检测包括脱硝效率、SO2-SO3转化率、氨逃逸、横向强度、纵向强度和有效孔比率。
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