CN106311287A - 一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法 - Google Patents

一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，具体包括吹灰、抽真空、焙烧、两次浸泡、漂洗、烘干等步骤，本发明能够有效去除引起催化剂中毒的碱金属成分，且不会造成原有活性组分流失，使再生后催化剂活性得到明显恢复，延长了再生后催化剂使用寿命，具有良好的推广前景。

Description

一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法
技术领域
本发明涉及脱硝催化剂领域，具体涉及了一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法。
背景技术
根据《火电厂大气污染物排放》（GB13223-2011）中规定，燃煤电厂NOx浓度将执行100mg/Nm3的排放限值。按照此要求，绝大多数电厂都安装了选择性催化还原（selectivecatalytic reduction，SCR）脱硝装置。脱硝催化剂是SCR系统的核心组成部分，因受一系列现场运行因素的影响导致催化剂性能逐年下降，脱硝催化剂每3年就需要更换一次。为了节约控制SCR系统的运行成本，对失活催化剂进行再生处理成为多数电厂的主要选择。
碱金属中毒是造成催化剂失活的主要原因。飞灰中的碱金属（Na+、K+等）如果直接与催化剂表面接触，能够直接吸附在催化剂活性位置上，占据催化剂表面酸性位而使催化剂钝化，降低催化剂活性，寻找一种去除催化剂表面碱金属的脱硝催化剂再生方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，能够简单高效的去除催化剂表面碱金属，回复催化剂活性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，其具体包括如下步骤：
（1）吹灰：利用清洁干燥压缩空气吹扫失活的脱硝催化剂，直至去除表面积灰；
（2）抽真空：将步骤（1）处理的失活催化剂放入真空抽取装置中，维持压力-60~-100Pa，时间为20~30min；
（3）焙烧：将步骤（2）处理的失活催化剂在温度380℃~400℃的通风环境中焙烧3~4h；
（4）一次浸泡：在超声辅助条件下，用去离子水浸泡经步骤（3）处理的催化剂40min~60min；
（5）二次浸泡：在超声辅助条件下，将步骤（4）处理的催化剂浸泡于清洗液中，清洗残留的碱金属，超声清洗时间30~40min；
（6）漂洗：用去离子水冲洗经步骤（5）处理的催化剂10min~20min；
（7）烘干：将步骤（6）处理的催化剂在温度110℃~130℃的通风环境中干燥4~8h，再生过程结束。
作为本发明进一步的改进，所述步骤（5）中的清洗液由稀硫酸、亚硝酸钴钠和去离子水组成。
作为本发明进一步的改进，所述步骤（5）中的清洗液中稀硫酸的浓度为0.05~1mol/L，所述亚硝酸钴钠的浓度为0.05~2mol/L。
作为本发明进一步的改进，所述步骤（1）中压缩空气系指压力为3~4MPa，喷口流速10~15m/s的压缩空气。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明提供的方法能够有效去除引起催化剂中毒的碱金属成分，且不会造成原有活性组分流失，使再生后催化剂活性得到明显恢复，延长了再生后催化剂使用寿命，具有良好的推广前景。
本发明方法中清洗液为弱酸性，可以有效去除粘附在催化剂表面或内部孔道的碱金属化合物，恢复了酸性位，且不会降低催化剂原有活性组分，清洗液中的亚硝酸钴钠对碱金属的去除效率高，本发明所提供的方法简单可靠，可有效恢复催化剂活性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
实施例1
某电厂采用蜂窝催化剂，已经连续运行三年，催化剂外观良好，但是活性有所下降。在氨氮摩尔比1.0条件下，对新鲜和使用后的催化剂进行了活性测试，结果如表1所示：
表1 新鲜催化剂和使用后的催化剂的活性测试
项目 脱硝效率/% 氨逃逸/ppm
新鲜催化剂 93.15 45.6
使用后催化剂 84.66 89.2
对新鲜和使用后催化剂进行了成分分析，结果如表2所示：
表2 新鲜催化剂和使用后的催化剂的成分分析
组分 新鲜催化剂/wt% 使用后催化剂/wt%
TiO2 77.64 74.97
SiO2 3.70 5.48
WO3 5.29 5.07
CaO 2.40 2.86
SO3 3.66 2.67
K2O 0.04 0.93
V2O5 0.86 0.81
对比成分分析和活性测试结果可以看出，使用后催化剂中的K2O含量明显升高，造成了其与新鲜催化剂相比的脱硝效率下降和氨逃逸明显升高。
实施对该催化剂进行再生，包括以下步骤：
（1）吹灰：利用压力3MPa，喷口流速约为12m/s的清洁干燥压缩空气吹扫失活的脱硝催化剂，直至去除表面积灰。
（2）抽真空：将步骤（1）处理的失活催化剂放入真空抽取装置中，以抽取堵塞在催化剂内部孔道的飞灰，维持压力-65Pa，时间为30min。
（3）将步骤（2）处理的失活催化剂在温度400℃的通风环境中焙烧3h。
（4）在超声辅助条件下，用去离子水浸泡经步骤（3）处理的催化剂40min。
（5）在超声辅助条件下，将步骤（4）处理的催化剂浸泡于清洗液中，清洗残留的碱金属，超声清洗时间40min。清洗液由稀硫酸、亚硝酸钴钠和去离子水组成，稀硫酸的浓度为0.05mol/L，亚硝酸钴钠的浓度为1mol/L。
（6）用去离子水冲洗经步骤（5）处理的催化剂20min。
（7）将步骤（6）处理的催化剂在温度120℃的通风环境中干燥6h，再生过程结束。
对再生后的催化剂进行成分分析，并和再生进行比对，结果如表3所示：
表3再生前后催化剂的成分分析
组分 再生前催化剂/wt% 再生后催化剂/wt%
TiO2 74.97 76.92
SiO2 5.48 3.89
WO3 5.07 5.09
CaO 2.86 2.65
SO3 2.67 2.41
K2O 0.93 0.13
V2O5 0.81 0.82
可以看出，经过再生处理后，催化剂中的K2O含量明显下降。在氨氮摩尔比1.0条件下，对再生后的催化剂进行了活性测试，并与再生前进行比较，结果如表4所示：
表4 再生前后催化剂的活性测试结果
项目 脱硝效率/% 氨逃逸/ppm
再生后催化剂 90.58 58.1
再生前催化剂 84.66 89.2
由以上结果看出，在相同氨氮摩尔比条件下，再生后催化剂的脱硝效率有了明显提高，氨逃逸有了显著下降，表明再生后催化剂得到了较好恢复。
实施例2
新鲜和待再生催化剂活性成分如表5所示。
表5 新鲜和待再生催化剂的成分分析
组分 新鲜催化剂/wt% 待再生催化剂/wt%
TiO2 84.37 82.75
SiO2 4.38 4.57
WO3 4.35 3.84
SO3 1.78 1.56
V2O5 1.34 1.27
CaO 1.22 1.34
Na2O 0.16 0.54
K2O 0.07 0.29
在氨氮摩尔比1.0条件下，对新鲜和使用后的催化剂进行了活性测试，结果如表6所示：
表6 新鲜催化剂和待再生催化剂的活性测试
项目 脱硝效率/% 氨逃逸/ppm
新鲜催化剂 94.27 31.5
使用后催化剂 86.63 70.3
催化剂再生方法具体包括如下步骤：
（1）吹灰：利用压力4MPa，喷口流速约为10m/s的清洁干燥压缩空气吹扫失活的脱硝催化剂，直至去除表面积灰。
（2）抽真空：将步骤（1）处理的失活催化剂放入真空抽取装置中，以抽取堵塞在催化剂内部孔道的飞灰，维持压力-80Pa，时间为20min。
（3）将步骤（2）处理的失活催化剂在温度380℃的通风环境中焙烧3.5h，去除粘附在催化剂表面上的硫酸氢铵。
（4）在超声辅助条件下，用去离子水浸泡经步骤（3）处理的催化剂50min。
（5）在超声辅助条件下，将步骤（4）处理的催化剂浸泡于清洗液中，清洗残留的碱金属，超声清洗时间35min。清洗液由稀硫酸、亚硝酸钴钠和去离子水组成，稀硫酸的浓度为0.05mol/L，亚硝酸钴钠的浓度为0.5mol/L。
（6）用去离子水冲洗经步骤（5）处理的催化剂15min。
（7）将步骤（6）处理的催化剂在温度110℃的通风环境中干燥4h，再生过程结束。
经检测，经本方法再生后的催化剂，脱硝效率为92.86%，氨逃逸为38.2ppm。
实施例3
新鲜和待再生催化剂活性成分如表7所示。
表7 新鲜和待再生催化剂的成分分析
组分 新鲜催化剂/wt% 待再生催化剂/wt%
TiO2 77.64 75.87
SiO2 3.70 2.96
WO3 5.29 5.14
CaO 2.40 2.08
SO3 3.66 2.76
K2O 0.04 1.79
V2O5 0.86 0.78
在氨氮摩尔比1.0条件下，对新鲜和使用后的催化剂进行了活性测试，结果如表8所示：
表8 新鲜催化剂和待再生催化剂的活性测试
项目 脱硝效率/% 氨逃逸/ppm
新鲜催化剂 93.15 45.6
使用后催化剂 58.83 257.2
催化剂再生方法具体包括如下步骤：
（1）吹灰：利用压力3.5MPa，喷口流速约为15m/s的清洁干燥压缩空气吹扫失活的脱硝催化剂，直至去除表面积灰。
（2）抽真空：将步骤（1）处理的失活催化剂放入真空抽取装置中，以抽取堵塞在催化剂内部孔道的飞灰，维持压力-100Pa，时间为30min。
（3）将步骤（2）处理的失活催化剂在温度390℃的通风环境中焙烧3h，去除粘附在催化剂表面上的硫酸氢铵。
（4）在超声辅助条件下，用去离子水浸泡经步骤（3）处理的催化剂60min。
（5）在超声辅助条件下，将步骤（4）处理的催化剂浸泡于清洗液中，清洗残留的碱金属，超声清洗时间35min。清洗液由稀硫酸、亚硝酸钴钠和去离子水组成，稀硫酸的浓度为1mol/L，亚硝酸钴钠的浓度为2mol/L。
（6）用去离子水冲洗经步骤（5）处理的催化剂20min。
（7）将步骤（6）处理的催化剂在温度130℃的通风环境中干燥8h，再生过程结束。
经检测，经本方法再生后的催化剂，脱硝效率为88.75%，氨逃逸为71.9 ppm。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：
（1）吹灰：利用清洁干燥压缩空气吹扫失活的脱硝催化剂，直至去除表面积灰；
（2）抽真空：将步骤（1）处理的失活催化剂放入真空抽取装置中，维持压力-60~-100Pa，时间为20~30min；
（3）焙烧：将步骤（2）处理的失活催化剂在温度380℃~400℃的通风环境中焙烧3~4h；
（4）一次浸泡：在超声辅助条件下，用去离子水浸泡经步骤（3）处理的催化剂40min~60min；
（5）二次浸泡：在超声辅助条件下，将步骤（4）处理的催化剂浸泡于清洗液中，清洗残留的碱金属，超声清洗时间30~40min；
（6）漂洗：用去离子水冲洗经步骤（5）处理的催化剂10min~20min；
（7）烘干：将步骤（6）处理的催化剂在温度110℃~130℃的通风环境中干燥4~8h，再生过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：
所述步骤（5）中的清洗液由稀硫酸、亚硝酸钴钠和去离子水组成。
3.根据权利要求2所述的一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，其特征在于，所述步骤（5）中的清洗液中稀硫酸的浓度为0.05~1mol/L，所述亚硝酸钴钠的浓度为0.05~2mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种碱金属中毒脱硝催化剂再生方法，其特征在于，所述步骤（1）中压缩空气系指压力为3~4MPa，喷口流速10~15m/s的压缩空气。
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