CN107803115A - 低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，将含有NOx、SO2和水的烟气与氨混合均匀，再于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，实现低温NOx脱除；然后将催化剂与烟气分离，对分离出的催化剂进行水洗，对水洗溶液进行收集并蒸发浓缩出硫铵；水洗后的催化剂经微波干燥再生，再生的催化剂循环使用。本发明解决了现有低温催化剂易受烟气中SO2和水蒸气等中毒物质影响的问题，实现低温催化剂高效利用和再生的连续性，实现80～300℃低温脱硝。

Description

低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺
技术领域
本发明属于烟气污染治理领域，具体涉及一种低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺。
背景技术
氮氧化物多来源于生产和生活中所用的煤、石油等燃料的燃烧以及工业生产，其与空气中碳氧化合物易发生光化学反应形成光化学烟雾，导致空气质量下降、太阳辐射减少，进而形成雾霾天气。氮氧化物还易被大气中的氧气氧化，与雨水作用形成酸雨和酸雾，加剧环境恶化。
目前工业化应用较多的是选择性催化还原技术(Selective CatalyticReduction，SCR)组合工艺。除燃煤电厂外，还有大量工业燃烧烟气，如焦炉、玻璃窑炉、陶瓷炉、水泥窑等，氮氧化物排放量占总量的30%～40%，且锅炉数量大、污染物浓度高、排放温度普遍低于300℃，现有的高温催化剂及脱硝系统难以处理。因此，必须低温脱硝催化剂的研发及工业应用势在必行。
中国专利CN102527404A公开了一种以γ-三氧化二铝为载体的中低温SCR脱硝催化剂，其以氧化锰为催化剂活性组分，以氧化镧和氧化铁为催化剂助剂组分，该催化剂在无SO2条件下，200℃脱硝效率为85.3%，通入400ppmSO2后降为76.83%。专利CN103055848A制备了掺杂稀土的低温脱硝催化剂，在140～180℃温度范围的脱硝活性可达到80～98％。中国专利CN103381362 A公开了一种以纳米TiO2为载体，负载过渡金属(M)掺杂的锰铈活性组分低温催化剂的制备方法，将硝酸锰、硝酸铈、过渡金属的硝酸盐按比例配置成水溶液，采用浸渍法将其负载在TiO2粉体上，高温煅烧，最后得到Mn-Ce-M/TiO2催化剂。该方法制得的催化剂不足之处在于：制作工艺复杂，成本高。
另外，目前脱硝催化剂系统大多使用的是固定床反应系统，在运行过程中会出现以下问题：（1）催化剂颗粒较小或者蜂窝状较大，会造成系统阻力及体积较大，堵塞反应器，并且成本高。（2）烟气中的SO2、H2O及重金属容易导致催化剂活性组分中毒，导致催化剂失活。（3）低温条件下，SO2氧化及与H2O反应形成硫酸铵覆盖在催化剂表面，导致反应停止，催化剂失活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，其解决了现有低温催化剂易受烟气中SO2和水蒸气等中毒物质影响的问题，实现低温催化剂高效利用和再生的连续性，实现80～300℃低温脱硝。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，将含有NOx、SO2和水的烟气与氨混合均匀，再于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，实现低温NOx脱除；然后将催化剂与烟气分离，对分离出的催化剂进行水洗，对水洗溶液进行收集并蒸发浓缩出硫铵；水洗后的催化剂经微波干燥再生，再生的催化剂循环使用；
所述低温脱硝催化剂以粉煤灰为基材，以氧化锰、氧化铁为活性物质，以氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬为助催化剂；低温脱硝催化剂中，氧化锰的质量百分含量为10～20%，氧化铁的质量百分含量为10～20%，助催化剂的质量百分含量为1～3%；低温脱硝催化剂的粒度为60～80μm。
优选的，所述烟气脱硝工艺在脱硝系统中运行；
所述脱硝系统包括制氨喷氨设备、脱硝反应器、气固分离设备、水洗设备、微波干燥设备、硫酸蒸发浓缩设备和催化剂储罐；
所述烟气脱硝工艺包括如下具体步骤：
从锅炉出来的烟气经除尘后，将含有NOx、SO2和水的烟气与从制氮喷氨设备制备的氨混合均匀，NOx与氨摩尔比为0.6～0.8:1；
然后通入存有低温脱硝催化剂的脱硝反应器中，于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，将烟气中的NOx转化为N2和水，实现低温NOx脱除；
反应后的烟气和催化剂一起进入气固分离设备，将催化剂与烟气分离；分离出的纯净烟气经烟囱排出；
将分离出的催化剂输送至水洗设备，通过水洗清除催化剂中的硫氨、中毒重金属；对水洗溶液进行收集并通过硫酸蒸发浓缩设备蒸发浓缩出硫铵，蒸发出的水回用于催化剂水洗；
水洗后的催化剂送入微波干燥设备，通过微波干燥使催化剂再生，再生后的催化剂输送至催化剂储罐，供循环使用。
优选的，所述低温脱硝催化剂通过如下步骤制备：将用于生成活性物质氧化锰、氧化铁的可溶性盐溶解在去离子水中，然后加入用于生成助催化剂氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬的可溶性盐，搅拌均匀，浸入粉煤灰，加入柠檬酸，于80～100℃干燥，再于350～400℃煅烧3～5h，过筛得到粒度为60～80μm的低温脱硝催化剂。
本发明的优点和有益效果在于：本发明解决了现有低温催化剂易受烟气中SO2和水蒸气等中毒物质影响的问题，实现低温催化剂高效利用和再生的连续性，实现80～300℃低温脱硝；本发明提高了低温催化剂的活性，大幅度提高脱硝效率，在80～300℃脱硝效率可以达到95%以上，氨逃逸小于2.5ppm；本发明还可延长催化剂的使用寿命，实现低温脱硝催化剂的高效循环利用，还可实现副产品的资源化利用，且催化剂制备简单，脱硝系统适合于钢铁、焦化、水泥等窑炉。
本发明还具有如下特点：
1、本发明中催化剂以粉煤灰为载体，价格便宜，原料易得，且催化剂制备工艺简单。
2、本发明采用颗粒状低温催化剂，可控制催化剂颗粒粒度，比现有工业化整体式催化剂接触面积大，脱硝效率高，避免过大脱硝低、过小容易阻塞管道的问题。
3、本发明采用流动状催化剂水洗再生，避免了现有催化剂的中毒及抗水抗硫性。
4、本发明可实现催化剂循环使用，并对副产物进行收集蒸发浓缩再利用，蒸发的水可以继续对催化剂水洗再生。
附图说明
图1是本发明脱硝系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，在脱硝系统中运行；
如图1所示，所述脱硝系统包括制氨喷氨设备、脱硝反应器、气固分离设备、水洗设备、微波干燥设备、硫酸蒸发浓缩设备和催化剂储罐；
所述烟气脱硝工艺包括如下具体步骤：
从锅炉出来的烟气经除尘后，将含有NOx、SO2和水的烟气与从制氮喷氨设备制备的氨混合均匀，NOx与氨摩尔比为0.6～0.8:1；
然后通入存有低温脱硝催化剂的脱硝反应器中，于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，将烟气中的NOx转化为N2和水，实现低温NOx脱除；
反应后的烟气和催化剂一起进入气固分离设备，将催化剂与烟气分离；分离出的纯净烟气经烟囱排出；
将分离出的催化剂输送至水洗设备，通过水洗清除催化剂中的硫氨、中毒重金属；对水洗溶液进行收集并通过硫酸蒸发浓缩设备蒸发浓缩出硫铵，蒸发出的水回用于催化剂水洗；
水洗后的催化剂送入微波干燥设备，通过微波干燥使催化剂再生，再生后的催化剂输送至催化剂储罐，供循环使用。
所述低温脱硝催化剂以粉煤灰为基材，以氧化锰、氧化铁为活性物质，以氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬为助催化剂；低温脱硝催化剂中，氧化锰的质量百分含量为10～20%，氧化铁的质量百分含量为10～20%，助催化剂的质量百分含量为1～3%；低温脱硝催化剂的粒度为60～80μm。
所述低温脱硝催化剂通过如下步骤制备：将用于生成活性物质氧化锰、氧化铁的可溶性盐溶解在去离子水中，然后加入用于生成助催化剂氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬的可溶性盐，搅拌均匀，浸入粉煤灰，加入柠檬酸，于80～100℃干燥，再于350～400℃煅烧3～5h，过筛得到粒度为60～80μm的低温脱硝催化剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，其特征在于，将含有NOx、SO2和水的烟气与氨混合均匀，再于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，实现低温NOx脱除；然后将催化剂与烟气分离，对分离出的催化剂进行水洗，对水洗溶液进行收集并蒸发浓缩出硫铵；水洗后的催化剂经微波干燥再生，再生的催化剂循环使用；
所述低温脱硝催化剂以粉煤灰为基材，以氧化锰、氧化铁为活性物质，以氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬为助催化剂；低温脱硝催化剂中，氧化锰的质量百分含量为10～20%，氧化铁的质量百分含量为10～20%，助催化剂的质量百分含量为1～3%；低温脱硝催化剂的粒度为60～80μm。
2.根据权利要求1所述的低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，其特征在于，所述烟气脱硝工艺在脱硝系统中运行；
所述脱硝系统包括制氨喷氨设备、脱硝反应器、气固分离设备、水洗设备、微波干燥设备、硫酸蒸发浓缩设备和催化剂储罐；
所述烟气脱硝工艺包括如下具体步骤：
从锅炉出来的烟气经除尘后，将含有NOx、SO2和水的烟气与从制氮喷氨设备制备的氨混合均匀，NOx与氨摩尔比为0.6～0.8:1；
然后通入存有低温脱硝催化剂的脱硝反应器中，于80～300℃与低温脱硝催化剂反应，将烟气中的NOx转化为N2和水，实现低温NOx脱除；
反应后的烟气和催化剂一起进入气固分离设备，将催化剂与烟气分离；分离出的纯净烟气经烟囱排出；
将分离出的催化剂输送至水洗设备，通过水洗清除催化剂中的硫氨、中毒重金属；对水洗溶液进行收集并通过硫酸蒸发浓缩设备蒸发浓缩出硫铵，蒸发出的水回用于催化剂水洗；
水洗后的催化剂送入微波干燥设备，通过微波干燥使催化剂再生，再生后的催化剂输送至催化剂储罐，供循环使用。
3.根据权利要求2所述的低温脱硝催化剂可循环使用的烟气脱硝工艺，其特征在于，所述低温脱硝催化剂通过如下步骤制备：将用于生成活性物质氧化锰、氧化铁的可溶性盐溶解在去离子水中，然后加入用于生成助催化剂氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、氧化钨和氧化铬的可溶性盐，搅拌均匀，浸入粉煤灰，加入柠檬酸，于80～100℃干燥，再于350～400℃煅烧3～5h，过筛得到粒度为60～80μm的低温脱硝催化剂。
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