CN103364422A

CN103364422A - 一种失活脱硝催化剂可再生性能诊断方法

Info

Publication number: CN103364422A
Application number: CN2013102785488A
Authority: CN
Inventors: 胡将军; 李徐
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明的目的是提供一种失活脱硝催化剂可再生性能的诊断方法，对可再生性能不同的催化剂进行判断和分类，为再生和处理提供依据。本发明采用的诊断流程为：SEM电镜扫描、BET测试、EDS能谱分析、XRF分析四个步骤来诊断失活催化剂的可再生性能，按顺序将失活催化剂进行检测，每达到上一步条件的催化剂才需进行下一步的检测。本技术方案针对性强，对于不同原因和不同失活程度的催化剂，可以通过其表征的差异来判断其可再生性能。

Description

一种失活脱硝催化剂可再生性能诊断方法

技术领域

本发明属于SCR催化剂技术领域，具体涉及一种失活脱硝催化剂可再生性能的诊断。

背景技术

为了应对国家对氮氧化物排放的新要求，保护大气环境，新建的燃煤电厂必须安装SCR装置。SCR***的核心在于其催化剂，随着使用时间的增加，SCR催化剂脱硝效率会逐渐降低，需要对失活的脱硝催化剂进行再生处理。

SCR***的核心在于其催化剂。在3-5年内，会有大量的脱硝催化剂失活，如果只是对电厂废弃的催化剂进行更换，无疑是巨大的成本，同时，脱硝催化剂也不能被当作是普通的固体废物被处理。由于其成分的复杂性，使其具有一定的环境毒害性，处理废弃脱硝催化剂的也耗资巨大。

如果能将电厂失活的脱硝催化剂加以清洗和维护，使其恢复活性或者延长使用时间，将会大大减少SCR的运行成本，也将有效降低废弃的脱硝催化剂对环境的污染。

以往对失活催化剂的研究都处于笼统的清洗再生流程，且清洗效果不一，用于一些失活催化剂时效果不好，而用于另外一部分催化剂时成本又太高。若是仅仅从不同原因失活催化剂进行分类，则没有考虑许多类似原因失活的催化剂可以用相同的方法进行再生，且同一种原因造成的失活催化剂由于其受污染的程度不同，也会呈现出不同的性状，再生的方法也不尽相同。针对这些问题，可以提出“可再生性判断”这一概念。如果对不同原因失活的催化剂的性状进行分析，就可以找出不同原因、不同阶段失活催化剂的特征，综合考虑这些特征可以判断出催化剂的可再生性能。根据可再生性能将失活催化剂进行分类，针对失活催化剂不同的可再生性能找出最佳的再生方法，对再生难度过大的失活催化剂进行成本考察，这样可以大大的提高再生的效率，减少催化剂的处理成本。

目前，尚没有提出对失活催化剂可再生性能进行判断的方法和标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种失活脱硝催化剂可再生性能的诊断方法，对可再生性能不同的催化剂进行判断和分类，为再生和处理提供依据。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种失活脱硝催化剂可再生性能诊断方法，由如下步骤构成：

步骤一SEM电镜扫描：SEM可以直观的观察催化剂表面的形貌，如果观察到催化剂出现大片的结块现象，若分散的球状颗粒与催化剂表面积的比例大于等于40%，则可再生性能极差，若分散的球状颗粒与催化剂表面积的比例小于40%，则本步骤检测合格，进行下一步检测。

步骤二BET测试：对新鲜催化剂和失活催化剂进行BET测试，若催化剂的比表面积减少比例大于等于10%，则可再生性能较差，若催化剂的比表面积减少比例小于10%，则本步骤检测合格，进行下一步检测。

步骤三EDS能谱分析：对新鲜催化剂和失活催化剂进行EDS能谱分析，EDS能谱分析可以检测出催化剂表面附着的元素，催化剂表面附着的元素Si和Al的去除难度较大，其他元素均较容易去除。若催化剂表面附着的元素质量含量满足Si元素含量在0～3.3%、Al元素含量在0～4%、Ti元素含量在27%～98%、W元素含量在2%～8%，则本步骤检测合格，进行下一步检测，否则的话催化剂的可再生性能一般。

步骤四XRF分析：对新鲜催化剂和失活催化剂进行XRF分析，通过XRF分析可以测定出催化剂中各元素的相对含量，进而可以得到催化剂孔隙中的堵塞物元素。催化剂的堵塞物大多都较好去除，但是失活催化剂中W元素损失后难以恢复，当W的质量含量为0-3%时，催化剂可再生性能会受到较大影响，不符合合格条件；当W元素的质量含量为3%-8%时，可再生性能良好。

四个检测步骤依次进行，上一步检测合格才进行下一步的检测。

通过四步检测，所得到的催化剂可再生性能标准如下表：

检测条件	不符合第一步条件	不符合第二步条件	不符合第三步条件	不符合第四步条件	四步条件均符合
						可再生性能	极差	较差	一般	较好	极好

本发明采用的诊断流程为：SEM电镜扫描→BET测试→EDS能谱分析→XRF分析四个步骤来诊断失活催化剂的可再生性能，按顺序将失活催化剂进行检测，每达到上一步条件的催化剂才需进行下一步的检测。本技术方案针对性强，对于不同原因和不同失活程度的催化剂，可以通过其表征的差异来判断其可再生性能。

本发明的有益效果：通过一系列的表征测试可以得到催化剂的可再生性能，根据可再生性能对失活催化剂进行分类处理，可以有效节省失活催化剂的处理成本，并增加再生效率。

具体实施方式

实施例1：

选取在电厂中使用了1年的催化剂进行诊断。对失活催化剂和新鲜催化剂进行电镜扫描，观察到催化剂表面的形貌，其中失活催化剂表面相对于新鲜催化剂并没有明显的聚团现象，其中出现极少的大型球状颗粒，总面积只占5%以下，第一步检测合格进行第二步检测。对新鲜催化剂和失活催化剂进行BET测试，通过计算新鲜催化剂和失活催化剂的比表面积，对比得出失活催化剂的比表面积减少3.6%，第二步检测合格进行第三步检测。对新鲜催化剂和失活催化剂做EDS能谱分析，对比得到失活催化剂表面覆盖物主要为K、Ca、Na、S等易去除的元素，Si元素含量为1.2%，Al元素含量为2.1%，Ti元素有所减少，但也有75%，W元素含量为6%，第三步检测合格，进行第四步检测。对新鲜催化剂和失活催化剂进行XRF分析，失活催化剂总元素比例与新鲜催化剂相差不大，其中W元素含量为5.6%，第四步检测合格。

通过诊断，此失活催化剂的可再生性能良好。经过再生之后，在SCR装置中测定催化剂的活性，再生之后的催化剂脱硝效率达到92.6%，脱硝性能良好。

实施例2：

选取在电厂中使用了3年的催化剂进行诊断。对失活催化剂和新鲜催化剂进行电镜扫描，观察到催化剂表面的形貌，其中失活催化剂表面相对于新鲜催化剂并有部分聚团现象，其中出现一些的大型球状颗粒，总面积占30%左右，第一步检测合格进行第二步检测。对新鲜催化剂和失活催化剂进行BET测试，通过计算新鲜催化剂和失活催化剂的比表面积，对比得出失活催化剂的比表面积减少8.4%，第二步检测合格进行第三步检测。对新鲜催化剂和失活催化剂做EDS能谱分析，对比得到失活催化剂表面覆盖物中Si元素含量为5.3%，Al元素含量为4.2%，Ti元素减少到35%，W元素含量减少到1.8%，第三步检测不合格，无需进行第三步检测。

通过诊断，此失活催化剂的可再生性能一般。经过再生之后，在SCR装置中测定催化剂的活性，再生之后的催化剂脱硝效率达到83.7%，具有一定的脱硝性能。

实施例3：

选取在电厂中使用了5年的催化剂进行诊断。对失活催化剂和新鲜催化剂进行电镜扫描，观察到催化剂表面的形貌，其中失活催化剂表面相对于新鲜催化剂明显聚团，其中出现极多的大型球状颗粒，大型球状颗粒的总面积占催化剂表面的80%，第一步不合格，无需进行第二步检测。

通过诊断，此失活催化剂的可再生性能极差。经过再生之后，在SCR装置中测定催化剂的活性，再生之后的催化剂脱硝效率仅有74.1%，基本已无法重新投入使用之中。

Claims

1.一种失活脱硝催化剂可再生性能诊断方法，其特征在于，由如下步骤构成：

步骤一对失活脱硝催化剂进行SEM电镜扫描：若分散的球状颗粒与催化剂表面积的比例大于等于40%，则可再生性能极差，若分散的球状颗粒与催化剂表面积的比例小于40%，则本步骤检测合格，进行下一步检测；

步骤二对失活脱硝催化剂进行BET测试：若催化剂的比表面积减少比例大于等于10%，则可再生性能较差，若催化剂的比表面积减少比例小于10%，则本步骤检测合格，进行下一步检测；

步骤三对失活脱硝催化剂进行EDS能谱分析：若催化剂表面附着的元素质量含量满足Si元素含量在0～3.3%、Al元素含量在0～4%、Ti元素含量在27%～98%、W元素含量在2%～8%，则本步骤检测合格，进行下一步检测，否则可再生性能一般；

步骤四对失活脱硝催化剂进行XRF分析：若催化剂中W元素的质量含量为3%～8%，则本步骤检测合格，可再生性能极好。