CN107952494B - 一种scr催化剂的再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及SCR催化剂的再生方法，其包括以下步骤：(1)、取失活的废旧SCR催化剂，用压力为0.3‑0.5MPa的压缩空气对所述废旧SCR催化剂进行吹扫，吹扫时间为0.5‑1.5h；(2)、经步骤(1)吹扫后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用清洗液清洗1‑2h；(3)、经步骤(2)清洗后的催化剂在功率为800W‑1200W的微波环境中加热到300‑500℃，加热时间为2‑4h；(4)、经步骤(3)加热后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用再生液浸渍1‑4h；(5)、经步骤(4)浸渍后的催化剂在100℃环境中干燥1h，然后在400‑500℃环境中焙烧4‑5h。其可使失活的废旧SCR催化剂脱硝活性恢复至原有效率的95％以上，使用寿命可达到新鲜催化剂的95％以上。

Description

一种SCR催化剂的再生方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硝催化剂再生技术领域，特别是涉及失活的废SCR催化剂的再生方法。
背景技术
选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术是国内外火电厂广泛采用的脱硝技术，催化剂是SCR脱硝工艺的核心，其成分、结构、寿命及相关参数直接影响到SCR系统的脱硝效率及运行可靠性。SCR催化剂以钒钛钨系为主，该催化剂是将V2O5负载于锐钛矿型TiO2载体上，混合后挤压成蜂窝型，经干燥、烧结后裁切装配为多组后使用，在300℃-400℃的温度区间内，具有很高的脱硝效率，广泛应用于燃煤烟气脱硝系统。
在烟气脱硝过程中，SCR催化剂会逐渐失去催化活性，其平均使用年限为3年。影响催化剂失活的原因主要包括孔道堵塞、化学中毒和催化剂的机械破坏等原因。催化剂在运行过程中受飞灰沉积、吸附的影响导致外部孔道被堵塞，而烟气中CaO飞灰颗粒与SO3反应生成CaSO4，在催化剂表面及内部形成坚硬的致密物质堵塞催化剂的微孔，催化剂外部和内部孔道堵塞都会导致NOx、NH3和催化剂的有效催化反应接触面积变小，造成催化剂活性下降。燃煤锅炉粉尘中的碱金属(K、Na)、烟气中的P2O5、As2O3都会在催化剂表面发生反应，占据并破坏催化剂的活性位，造成催化剂化学中毒，使得催化剂活性下降，另外碱金属的硫酸盐和氯化物也会导致催化剂的失活。催化剂孔道堵塞及化学中毒是导致SCR催化剂活性下降的两大主因。
催化剂再生技术是指采用物理或者化学的方法，使失活不严重的催化剂重新恢复活性，该技术具有重要的经济意义和环境效益。目前失活SCR催化剂再生一般采用水洗再生和酸碱液清洗再生等。现有技术虽然在一定程度上使催化剂性能得到一定程度的恢复，但仍然存在清洗不彻底，催化剂表面活性组分的流失，再生催化剂比表面积得不到充分恢复的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种能高效去除导致SCR脱硝催化剂失活物质并恢复催化剂微孔结构和脱硝活性的再生方法，本发明提供的再生方法具有清洗效果好、微孔再造效果好以及活性成分补充效果好的性能，再生催化剂活性恢复率高。
为了实现上述目的，本法提供如下技术方案
一种SCR催化剂的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、取失活的废旧SCR催化剂，用压力为0.3-0.5MPa的压缩空气对所述废旧SCR催化剂进行吹扫，吹扫时间为0.5-1.5h；
(2)、经步骤(1)吹扫后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用清洗液清洗1-2h；
(3)、经步骤(2)清洗后的催化剂在功率为800W-1200W的微波环境中加热到300-500℃，加热时间为2-4h；
(4)、经步骤(3)加热后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用再生液浸渍1-4h；
(5)、经步骤(4)浸渍后的催化剂在100℃环境中干燥1h，然后在400-500℃环境中焙烧4-5h。
进一步地，其中，所述清洗液包括以下组分：2wt‰-wt5‰的渗透剂，10wt％-25wt％的乙酸，其余为去离子水。
更进一步地，其中，所述再生液包括以下组分：2wt‰-5wt‰的渗透剂，3wt％-10wt％的偏钒酸铵，3wt％-10wt％的仲钨酸铵，5wt％-12wt％的硝酸，其余为去离子水；
再进一步地，其中，所述清洗液和所述再生液中的所述渗透剂均为JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚。
再更进一步地，其中，所述清洗液和所述再生液中的所述渗透剂的质量分数均为3wt‰。
最后，其中，所述清洗液中的所述乙酸的质量分数为20wt％。
与现有的催化剂清洗和再生方法相比，本发明的SCR催化剂的再生方法具有如下有益技术效果：
1、应用本发明中特定成分的清洗液结合超声与微波技术，可提高催化剂表面杂质的清洗效果同时减少催化剂表面活性组分的流失；
2、应用本发明中特定成分的再生液结合超声辅助浸渍对催化剂进行活性物种植入，提高催化剂的脱硝能力；
3、通过本发明处理的失活催化剂脱硝活性恢复至原有效率的95％以上，使用寿命可达到新鲜催化剂的95％以上。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
某电厂失活催化剂脱硝效率降为35％，孔道堵塞严重，比表面积为27.2cm3/g，取催化剂单体进行再生。用0.5MPa的压缩空气反复吹扫催化剂0.5h；将吹扫过的催化剂置于清洗池(清洗液配比为JFC-M型渗透剂3wt‰，乙酸20wt％；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声清洗1h；将清洗后的催化剂取出置于微波干燥器中，900W功率下对催化剂进行微波加热，400℃恒温加热3h；冷却至室温后，将催化剂置于再生液(再生液配比为5wt‰的JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚，10wt％的偏钒酸铵；3wt％的仲钨酸铵；8wt％的硝酸；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声浸渍4h；将催化剂置于干燥箱中，100℃恒温干燥1h，以10℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧4h。
在脱硝催化剂活性评价实验台上进行性能检测，实验条件为模拟烟气条件如下：O2含量为3.1％(湿基)，CO2含量为12.3％(湿基)，SO2含量为546ppm，水蒸气含量为9.8％，NO含量为224ppm，氨氮摩尔比为1.0，烟温370℃，空速为2600h-1；检测结果显示脱硝效率为95.5％，比表面积测试结果为110.8cm3/g。
【实施例2】
某电厂催化剂失效，经检测现有催化剂单体脱硝效率45％，比表面积为46.9cm3/g，取催化剂单体进行再生实验。用0.3MPa的压缩空气反复吹扫催化剂1.5h；将吹扫过的催化剂置于清洗池(清洗液配比为JFC-M型渗透剂4wt‰，乙酸25wt％；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声清洗2h；将清洗后的催化剂取出置于微波干燥器中，1200W功率下对催化剂进行微波加热，400℃恒温加热2h；冷却至室温后，将催化剂置于再生液(再生液配比为5wt‰的JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚，7wt％的偏钒酸铵；3wt％的仲钨酸铵；10wt％的硝酸；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声浸渍2.5h；将催化剂置于干燥箱中，100℃恒温干燥1h，以10℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧5h。
在脱硝催化剂活性评价实验台上进行性能检测，实验条件为模拟烟气条件如下：O2含量为2.9％(湿基)，CO2含量为11.2％(湿基)，SO2含量为522ppm，水蒸气含量为8.9％，NO含量为268ppm，氨氮摩尔比为1.0，烟温370℃，空速为2500h-1；检测结果显示脱硝效率为97.2％，比表面积测试结果为121.6cm3/g。
【实施例3】
取某电厂失活催化剂单体进行再生实验。用0.3MPa的压缩空气反复吹扫催化剂1h；将吹扫过的催化剂置于清洗池(清洗液配比为JFC-M型渗透剂3wt‰，乙酸10wt％；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声清洗1.5h；将清洗后的催化剂取出置于微波干燥器中，800W功率下对催化剂进行微波加热，500℃恒温加热1h；冷却至室温后，将催化剂置于再生液(再生液配比为3wt‰的JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚，3wt％的偏钒酸铵；9wt％的仲钨酸铵；12wt％的硝酸；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声浸渍3h；将催化剂置于干燥箱中，100℃恒温干燥1h，以10℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧5h。
在脱硝催化剂活性评价实验台上进行性能检测，实验条件为模拟烟气条件如下：O2含量为2.7％(湿基)，CO2含量为11.3％(湿基)，SO2含量为486ppm，水蒸气含量为11.1％，NO含量为461ppm，氨氮摩尔比为1.0，烟温365℃，空速为2500h-1；检测结果显示脱硝效率为98.1％，比表面积测试结果为117.4cm3/g。
【实施例4】
取某电厂失活催化剂单体进行再生实验。用0.4MPa的压缩空气反复吹扫催化剂1h；将吹扫过的催化剂置于清洗池(清洗液配比为JFC-M型渗透剂4wt‰，乙酸15wt％；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声清洗1.5h；将清洗后的催化剂取出置于微波干燥器中，800W功率下对催化剂进行微波加热，400℃恒温加热3h；冷却至室温后，将催化剂置于再生液(再生液配比为5wt‰的JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚，8wt％的偏钒酸铵；8wt％的仲钨酸铵；6wt％的硝酸；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声浸渍3h；将催化剂置于干燥箱中，100℃恒温干燥1h，以10℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧4h。
在脱硝催化剂活性评价实验台上进行性能检测，实验条件为模拟烟气条件如下：O2含量为2.4％(湿基)，CO2含量为10.5％(湿基)，SO2含量为326ppm，水蒸气含量为12.1％，NO含量为458ppm，氨氮摩尔比为1.0，烟温365℃，空速为2500h-1；检测结果显示脱硝效率为99.6％，比表面积测试结果为118.8cm3/g。
【实施例5】
取某电厂失活催化剂单体进行再生实验。用0.5MPa的压缩空气反复吹扫催化剂1h；将吹扫过的催化剂置于清洗池(清洗液配比为JFC-M型渗透剂3wt‰，乙酸20wt％；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声清洗1h；将清洗后的催化剂取出置于微波干燥器中，1000W功率下对催化剂进行微波加热，300℃恒温加热4h；冷却至室温后，将催化剂置于再生液(再生液配比为5wt‰的JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚，10wt％的偏钒酸铵；10wt％的仲钨酸铵；8wt％的硝酸；其余为去离子水)中，70Hz的频率下超声浸渍1h；将催化剂置于干燥箱中，100℃恒温干燥1h，以10℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧4h。
在脱硝催化剂活性评价实验台上进行性能检测，实验条件为模拟烟气条件如下：O2含量为2.2％(湿基)，CO2含量为11.5％(湿基)，SO2含量为315ppm，水蒸气含量为11.9％，NO含量为452ppm，氨氮摩尔比为1.0，烟温365℃，空速为2500h-1；检测结果显示脱硝效率为98.6％，比表面积测试结果为120.1cm3/g。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种SCR催化剂的再生方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
(1)、取失活的废旧SCR催化剂，用压力为0.3-0.5MPa的压缩空气对所述废旧SCR催化剂进行吹扫，吹扫时间为0.5-1.5h；
(2)、经步骤(1)吹扫后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用清洗液清洗1-2h；
(3)、经步骤(2)清洗后的催化剂在功率为800W-1200W的微波环境中加热到300-500℃，加热时间为2-4h；
(4)、经步骤(3)加热后的催化剂在频率为70Hz的超声波环境中用再生液浸渍1-4h；
(5)、经步骤(4)浸渍后的催化剂在100℃环境中干燥1h，然后在400-500℃环境中焙烧4-5h；
其中，所述清洗液包括以下组分：2wt‰-5wt‰的渗透剂，10wt％-25wt％的乙酸，其余为去离子水；所述再生液包括以下组分：2wt‰-5wt‰的渗透剂，3wt％-10wt％的偏钒酸铵，3wt％-10wt％的仲钨酸铵，5wt％-12wt％的硝酸，其余为去离子水；所述清洗液和所述再生液中的所述渗透剂均为JFC-M脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.如权利要求1所述的SCR催化剂的再生方法，其特征在于，所述清洗液和所述再生液中的所述渗透剂的质量分数均为3wt‰。
3.如权利要求2所述的SCR催化剂的再生方法，其特征在于，所述清洗液中的所述乙酸的质量分数为20wt％。
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