CN107185598B - 一种制酸脱汞催化剂再生方法 - Google Patents

一种制酸脱汞催化剂再生方法 Download PDF

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Abstract

一种制酸脱汞催化剂再生方法，将失活的催化剂放入管式炉中，先用空气吹扫，接着用氮气吹扫；然后用氮气作为平衡气，含有硫化氢的混合气继续吹扫催化剂；再将催化剂与单质硫混合，利用球磨机研磨后，在空气中焙烧，得到焙烧后的产品；然后将焙烧后的产品与磁球混合，利用球磨机研磨，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；配制钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液混合浸渍，烘干，焙烧，得到再生后的制酸脱汞催化剂；本发明可去除催化剂上的灰分和杂质，分解表面的硫酸盐和亚硫酸盐，以及具有磁性的铁等组分，经多次循环再生后的制酸催化剂的二氧化硫氧化率仍高于80％，零价汞氧化率高于90％，实现失活催化剂的循环利用。

Description

一种制酸脱汞催化剂再生方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，涉及有色冶炼制酸尾气中单质汞(Hg0)、二氧化硫(SO2)的催化氧化，特别涉及一种制酸脱汞催化剂再生方法。
背景技术
汞是一种重要的大气污染物，有色冶炼制酸尾气是我国大气汞排放的重要来源。为了减少汞排放造成的环境影响，切实履行国际汞公约，迫切需要对有色冶炼制酸尾气进行汞排放控制。有色冶炼制酸尾气中的汞主要以单质汞(Hg0)形式存在。脱汞技术主要有吸附法、吸收法和催化氧化+吸附/吸收联合方法等，但由于Hg0极易挥发且难溶于水，前两种方法很难高效脱除Hg0。利用制酸催化剂将Hg0氧化为Hg2+，然后通过后续脱硫设施除汞被认为是一种经济有效的技术途径。
但是制酸催化剂在运行一定时期后会因为水蒸气和二氧化硫冲击、砷氟中毒等原因而活性下降甚至失活。为了降低运行成本，同时也为了减少废弃催化剂的二次污染，制酸催化剂的再生就显得特别重要。
迄今为止，已有制酸催化剂的再生技术应用，再生制酸催化剂生产工艺流程与新催化剂生产工艺流程基本相似。但需增加废催化剂预处理操作(筛选、粉碎及焙烧等)，且经再生后其二氧化硫氧化效率很难恢复到原有水平。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制酸脱汞催化剂再生方法，再生的催化剂经多次循环再生仍能保持高效催化氧化二氧化硫和零价汞的活性，具有很高的经济效益和实用价值，能够满足循环经济和更严格的环保法规要求，降低成本，提高产品综合利用率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种制酸脱汞催化剂再生方法，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在100-200℃吹扫1-2小时，接着用氮气吹扫20-40min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有50-500ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂1-4小时，吹扫温度为50-300℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：(1-10)比例混合，利用球磨机在50-500转/分钟转速下研磨0.5-3小时后，在空气中焙烧1-2小时，焙烧温度为400-550℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：(5-20)的比例混合，利用球磨机在30-100转/分钟转速下研磨0.5-2小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1％-2％的钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:(1-2)混合浸渍，在80-120℃烘干6-10小时后，500-550℃焙烧4-7小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
与现有技术相比，本发明提供的再生方法可去除催化剂上的灰分和杂质，分解表面累积的硫酸盐和亚硫酸盐，以及具有磁性的铁等组分，经多次循环再生后的制酸脱汞催化剂的二氧化硫氧化率仍高于80％，零价汞氧化率高于90％，实现失活催化剂的循环利用。与传统技术相比，制酸脱汞催化剂循环使用效率大大提高，可显著提高污染控制综合效益。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明。
实施例一
一种制酸脱汞催化剂再生方法，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在100℃吹扫1小时，接着用氮气吹扫20min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有50ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂4小时，吹扫温度为50℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：1比例混合，利用球磨机在500转/分钟转速下研磨0.5小时后，在空气中焙烧2小时，焙烧温度为400℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：5的比例混合，利用球磨机在30转/分钟转速下研磨2小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1％的钒酸铵溶液，将得到球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:1混合浸渍，在80℃烘干10小时后，500℃焙烧7小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
再生后活性评价方法是将制酸脱汞催化剂装载在固定床反应器当中，反应温度控制在400-650℃范围；空速控制在10000h-1，气体总流量为300mL/min，二氧化硫浓度为2000ppm，零价汞浓度为50μg/m3，氧气浓度1％时催化剂可在450-550℃范围保持优异的二氧化硫和零价汞氧化率。
实施例二
一种制酸脱汞催化剂再生方法，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在150℃吹扫2小时，接着用氮气吹扫40min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有500ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂1小时，吹扫温度为300℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：10比例混合，利用球磨机在100转/分钟转速下研磨3小时后，在空气中焙烧1小时，焙烧温度为550℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：20的比例混合，利用球磨机在100转/分钟转速下研磨0.5小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为2％的钒酸铵溶液，将得到球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:2混合浸渍，在120℃烘干6小时后，550℃焙烧4小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
再生后活性评价方法是将制酸脱汞催化剂装载在固定床反应器当中，反应温度控制在400-650℃范围；空速控制在10000h-1，气体总流量为300mL/min，二氧化硫浓度为2000ppm，零价汞浓度为50μg/m3，氧气浓度1％时催化剂可在450-550℃范围保持优异的二氧化硫和零价汞氧化率。
实施例三
一种制酸脱汞催化剂再生方法，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在200℃吹扫1.5小时，接着用氮气吹扫30min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有200ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂2小时，吹扫温度为100℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：5比例混合，利用球磨机在300转/分钟转速下研磨1小时后，在空气中焙烧1.5小时，焙烧温度为500℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：15的比例混合，利用球磨机在50转/分钟转速下研磨1小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1.5％的钒酸铵溶液，将，得到球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:1.5混合浸渍，在100℃烘干8小时后，550℃焙烧6小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
再生后活性评价方法是将制酸脱汞催化剂装载在固定床反应器当中，反应温度控制在400-650℃范围；空速控制在10000h-1，气体总流量为300mL/min，二氧化硫浓度为2000ppm，零价汞浓度为50μg/m3，氧气浓度1％时催化剂可在450-550℃范围保持优异的二氧化硫和零价汞氧化率。
实施例二的多次循环再生的测定结果对比参照表1，
表1
取再生后的制酸脱汞催化剂样品0.3g，在固定床反应器中进行活性评价试验。评价方法是将制酸脱汞催化剂装载在固定床反应器当中，反应温度控制在400-650℃范围；空速控制在10000h-1，气体总流量为300mL/min，二氧化硫浓度为2000ppm，零价汞浓度为50μg/m3，氧气浓度1％。催化剂在500℃时的二氧化硫和零价汞氧化率见表1。从表1中可以看出，与文献报道的再生方法相比，本发明得到的制酸脱汞催化剂催化活性更高。

Claims (4)

1.一种制酸脱汞催化剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在100-200℃吹扫1-2小时，接着用氮气吹扫20-40min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有50-500ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂1-4小时，吹扫温度为50-300℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：(1-10)比例混合，利用球磨机在50-500转/分钟转速下研磨0.5-3小时后，在空气中焙烧1-2小时，焙烧温度为400-550℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：(5-20)的比例混合，利用球磨机在30-100转/分钟转速下研磨0.5-2小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1％-2％的钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:(1-2)混合浸渍，在80-120℃烘干6-10小时后，500-550℃焙烧4-7小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种制酸脱汞催化剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在100℃吹扫1小时，接着用氮气吹扫20min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有50ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂4小时，吹扫温度为50℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：1比例混合，利用球磨机在500转/分钟转速下研磨0.5小时后，在空气中焙烧2小时，焙烧温度为400℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：5的比例混合，利用球磨机在30转/分钟转速下研磨2小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1％的钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:1混合浸渍，在80℃烘干10小时后，500℃焙烧7小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
3.根据权利要求1所述的一种制酸脱汞催化剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在150℃吹扫2小时，接着用氮气吹扫40min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有500ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂1小时，吹扫温度为300℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：10比例混合，利用球磨机在100转/分钟转速下研磨3小时后，在空气中焙烧1小时，焙烧温度为550℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：20的比例混合，利用球磨机在100转/分钟转速下研磨0.5小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为2％的钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:2混合浸渍，在120℃烘干6小时后，550℃焙烧4小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种制酸脱汞催化剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，称取失活的催化剂，放入管式炉中，首先用空气在200℃吹扫1.5小时，接着用氮气吹扫30min以除去表面的灰分和可挥发杂质；
步骤二，用氮气作为平衡气，含有200ppm硫化氢的混合气继续吹扫催化剂2小时，吹扫温度为100℃；
步骤三，将第二步吹扫后的催化剂与单质硫按质量比200：5比例混合，利用球磨机在300转/分钟转速下研磨1小时后，在空气中焙烧1.5小时，焙烧温度为500℃，得到焙烧后的产品；
步骤四，将焙烧后的产品与磁球按质量比1：15的比例混合，利用球磨机在50转/分钟转速下研磨1小时，再将磁球分离，得到球磨后的催化剂；
步骤五，配制质量分数为1.5％的钒酸铵溶液，将球磨后的催化剂与钒酸铵溶液按质量比1:1.5混合浸渍，在100℃烘干8小时后，550℃焙烧6小时，得到再生后的制酸脱汞催化剂。
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