一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法
【專利摘要】一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法，主要包括：采用NaOH清洗失活的煙氣脫硝催化劑，疏通催化劑內(nèi)部的微孔。在此基礎(chǔ)上采用檸檬酸中和催化劑殘存的堿液，同時去除催化劑清洗后殘存的重金屬離子，之后對催化劑進行漂洗與干燥處理，并根據(jù)需要添補化學活性物質(zhì)，最后完成催化劑的再生。少量檸檬酸殘余物在催化劑運行過程中被分解或燒失，有效避免因再生處理對催化劑引入新的污染物。
【專利說明】一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣污染控制【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種用于火電廠燃煤煙氣脫硝失活催化劑的協(xié)同再生工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是大氣環(huán)境污染比較嚴重的國家之一，氮氧化物(NOx)是大氣環(huán)境中主要的污染物，是形成大氣灰霾和酸雨的主要物質(zhì)。電廠是目前NOx排放的一個重要來源，近幾年來，隨著我國燃煤電站裝機容量的不斷攀升，燃煤煙氣中NOx的排放量也不斷地增加。
[0003]國家環(huán)境保護部在2011年7月發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)規(guī)定，新建及重點地區(qū)燃煤電站煙氣NOx的排放標準將控制在100 mg/m3 (改造機組為200 mg/m3)以內(nèi)。我國絕大部分燃煤電站鍋爐配有低氮燃燒技術(shù)(Lownitrogen burning, LNB),但僅能達到中等的脫硝水平，滿足不了日益嚴格的NOx排放要求。因此，作為一種高效的煙氣脫硝技術(shù)一選擇性催化還原法(Selective catalyticreduction, SCR)工藝開始引入我國。SCR法主要原理是利用向煙氣中通入的氨氣(NH3)為還原劑，在催化劑的作用下，與煙氣中的NOr進行反應，生成對環(huán)境無害的H2O和N2。截止2010年底前，脫硝機組容量約8595萬kW，約占煤電機組總?cè)萘康?2.3%左右；截止2012年底，已投運煙氣SCR脫硝裝機容量為2.3億千瓦，占燃煤機組的28%，其中，有98%采用SCR脫硝工藝；預計在2013年底，已投運煙氣SCR脫硝裝機容量將占燃煤機組的50%以上。
[0004]煙氣SCR脫硝工藝的技術(shù)核心是催化劑，為保證煙氣流通的順暢，脫硝催化劑均采用規(guī)整塊狀結(jié)構(gòu),主要有蜂窩式和平板式等型式,主成份可表示為V2O5 (WO3) /TiO2，其中，V2O5是活性組份，TiO2是催化劑載體，WO3則為催化助劑。由于SCR催化劑納米級鈦白粉等原料價格貴和關(guān)鍵制造技術(shù)或生產(chǎn)標準主要掌握在國外少數(shù)公司手中，因此，即使目前國內(nèi)已有等多家國內(nèi)生產(chǎn)線投運，但催化劑的成本價格仍然很高，占整個脫硝工程總價的1/2左右。
[0005]另一方面，由于受到煙氣中煙塵等化學組份的影響，催化劑在運行使用過程中活性會逐漸下降，平均使用年限為2?3年，這使得煙氣脫硝系統(tǒng)的運行維護成本非常高。如果對失活脫硝催化劑進行有效的再生，不僅可實現(xiàn)脫硝催化劑的循環(huán)使用，延長其使用年限，大幅度降低脫硝工程生產(chǎn)運行成本，還可節(jié)約寶貴的稀土資源，減少作為危險固廢的催化劑處置費用。
[0006]可見，在我國燃煤電站煙氣脫硝工程迅猛發(fā)展的背景下，作為脫硝工程核心單元的催化劑再生技術(shù)，也同樣擁有廣闊的市場需求。
[0007]常見的再生配方中，由于成本低廉，此1和&504被廣泛應用，其中,H2SO4應用最多，最大的優(yōu)點是不需要引入新的酸種，但也缺存在明顯的缺點，那就是H2SO4溶液將會腐蝕催化劑鐵框，產(chǎn)生金屬離子，并可能浸入到催化劑內(nèi)部。因此，常規(guī)的再生方法易導致催化劑的二次污染，并導致煙氣中SO2的氧化率偏高，從而出現(xiàn)硫酸氣溶膠等大氣污染問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]失活催化劑經(jīng)過干法除塵除灰處理和濕法預清洗后，采用堿液和酸液的協(xié)同處理方法進行清洗再生，具體如下:
采用中等濃度的NaOH堿液，濃度控制在pH值大于10以上，一般在11_14之間，并加入一定量的表面活性組份以及微孔滲透劑，清洗液的溫度不超過50°C，最佳范圍為20-50°C，失活催化劑在超聲波的作用下清洗30 min左右，必要時可延長浸泡時間，清洗過程可根據(jù)清洗劑濃度的變化適當增加或更換堿液。
[0009]經(jīng)過上述堿性溶液的浸泡與超聲處理后，本發(fā)明還需對失活催化劑進行酸處理，其實質(zhì)就是酸堿中和，目的在于去除催化劑殘余的堿性物質(zhì)，并激活催化劑的酸性位。本發(fā)明采用的酸液為檸檬酸，其濃度控制在0.1%-3%，即pH值控制在1-5之間，最佳范圍為
2.0-3.5，中和處理的溫度不超過50°C，最佳范圍為20-50°C，中和處理時間一般不超過I小時，一般控制在30 min左右，中和處理輔以超聲波處理，中和處理過程可根據(jù)酸液濃度的變化適當增加或更換檸檬酸的量。
[0010]催化劑經(jīng)酸堿中和后進行漂洗與干燥處理，并抽樣檢測其活性物質(zhì)的含量，如果活性組份流失較嚴重，則需要對催化劑進行再次浸泡處理，浸泡液含有活性組份及其他化學成份。
[0011]本發(fā)明的特點主要如下:
(I)采用無機堿液作為協(xié)同再生方法的第一階段再生液，可有效地去除沉積在催化劑表面上的(NH4)2SO4和NH4HSO4等垢狀物，使催化劑內(nèi)部的微孔得到有效的疏通。
[0012](2)采用無機堿液清洗劑可以減緩用于組裝催化劑的鐵制箱框金屬材料，在常規(guī)無機酸洗溶液作用下的溶解問題。與無機酸清洗法相比，金屬鐵構(gòu)件溶解量可以減少30-50%，這樣，可以進一步避免附著了鐵離子后的催化劑對煙氣中S02/S03的轉(zhuǎn)化。
[0013](3)采用的稀檸檬酸中和液，與重金屬離子具有良好螯合作用，能有效脫除重金屬離子對催化劑的毒害作用。另外，有機酸在催化劑運行過程中被分解或燒失，避免引入新的污染物。
[0014]具體實施方法
實施例1:
取一塊運行超過18000 h蜂窩型整體塊狀催化劑，體積為122.5 Cm3，清除表面煙塵后，置于NaOH再生堿液中，pH值濃度控制在11-14，溫度為20_50°C，并加入一定量的表面活性組份以及微孔滲透劑，在超聲波的作用下清洗20-50 min左右。之后將催化劑移入為檸檬酸中和液中，pH值控制在1-5，中和處理的溫度范圍為20-50°C，中和處理時間一般不超過I小時，在超聲波的作用下清洗20-50 min左右。最后催化劑進行漂洗和干燥處理。經(jīng)檢測與表征，再生后催化劑活性為42 m/h，為再生前的1.68倍；催化劑比表面積為51.2 m2/g，增大了 1.42倍。
[0015]實施例2:
取一塊運行超過23500 h蜂窩型整體塊狀催化劑，體積為122.5 cm3，清除表面煙塵后，置于NaOH再生堿液中，pH值濃度控制在11-14，溫度為20_50°C，并加入一定量的表面活性組份以及微孔滲透劑，在超聲波的作用下清洗20-50 min左右。之后將催化劑移入為檸檬酸中和液中，pH值控制在1-5，中和處理的溫度范圍為20-50°C，中和處理時間一般不超過I小時，在超聲波的作用下清洗20-50 min左右。最后催化劑進行漂洗和干燥處理。經(jīng)檢測與表征，再生后催化劑活性為40 m/h，為再生前的1.59倍；催化劑比表面積為49.5 m2/g，增大了 1.62倍。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法，主要包括:采用NaOH清洗失活的煙氣脫硝催化劑，進一步采用檸檬酸中和催化劑殘存的堿液，同時去除催化劑清洗后殘存的重金屬離子，之后對催化劑進行漂洗與干燥處理，并根據(jù)需要添補化學活性物質(zhì)，最后完成失活催化劑的再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法，其特征在于=NaOH清洗液濃度控制在PH值11-14，清洗處理的溫度為20-50°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣脫硝催化劑協(xié)同再生的方法，其特征在于:檸檬酸中和液濃度控制在PH值1-5，中和處理的溫度為20-50°C。
【文檔編號】B01J38/00GK103691492SQ201410016250
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】陳進生, 于艷科, 王金秀, 江長水, 陳衍婷, 尹麗倩 申請人:中國科學院寧波城市環(huán)境研究中心（籌）