CN104138771A - 一种scr脱硝催化剂的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SCR脱硝催化剂的再生方法，依次包括以下步骤：（a）评估：对SCR脱硝催化剂的外观、物理性质、化学成分进行检测，评估SCR脱硝催化剂的再生可能性；（b）清灰：对SCR脱硝催化剂进行吹扫除去表面附着的灰尘；（c）清洗：将SCR脱硝催化剂浸入去离子水或者强酸溶液中进行清洗直至pH值不发生变化；（d）活化：将干燥后的SCR脱硝催化剂浸入活化液中进行活化反应至其催化活性趋于稳定；（e）干燥：将进行活化反应后的SCR脱硝催化剂取出干燥后即可。通过评估、清灰、清洗、活化、干燥等步骤能够实现中毒或者失效催化剂的再生，能够减轻企业的运营成本和环境负担，而且这些步骤操作简单，成本较低，适于大规模推广使用。

Description

一种SCR脱硝催化剂的再生方法

技术领域

本发明属于选择性催化还原脱硝催化剂领域，具体涉及一种SCR脱硝催化剂的再生方法。 

背景技术

氮氧化物(NO_x)是烟气的主要成分之一，也是大气环境的主要污染物。它一方面可以与SO_x等气体形成破坏性较强的酸雨；另一方面会形成毒性很强的光化学烟雾，对动植物造成严重伤害。随着烟气污染的日趋严重，国家加大了强制脱硝的力度。 

烟气脱硝方法可分成干法和湿法两类，干法有选择性催化还原(简称SCR，Selective Catalytic Redution)、选择性非催化还原(SNCR)、非选择性催化还原(NSCR)、分子筛、活性炭吸附法及联合脱硫脱氮法等等。其中SCR脱硝率高、技术成熟，已成为国内外治理氮氧化物的主要方法。在SCR脱硝工艺中，SCR脱硝催化剂是核心，其投资通常占到初期投资额的30％～50％；而且为了方便拆卸和更换，SCR脱硝催化剂通常被制作成催化剂模块使用。由于烟气中含有碱金属氧化物和飞灰等多种污染物质，容易使SCR脱硝催化剂中毒和堵塞，导致SCR脱硝催化剂活性逐渐降低或丧失。然而SCR脱硝催化剂价格昂贵，如果因为其中毒或者活性降低就直接丢弃，不但加重了企业的运营成本，而且不符合环保的要求。因此，设计出一种SCR脱硝催化剂的再生方法，不仅能够显著延长SCR脱硝催化剂的使用寿命，还能降低SCR脱硝催化剂***的运行费用，减轻企业的运营成本和环境负担，具有非常重要的意义。 

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种SCR脱硝催化剂的再生方法。 

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：一种SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于，依次包括以下步骤： 

(a)评估：对SCR脱硝催化剂的外观、物理性质、化学成分进行检测，评估SCR脱硝催化剂的再生可能性； 

(b)清灰：对SCR脱硝催化剂进行吹扫除去表面附着的灰尘； 

(c)清洗：将SCR脱硝催化剂浸入去离子水或者强酸溶液中进行清洗直至去离子水或者强酸溶液的pH值不发生变化，取出干燥至无水滴落； 

(d)活化：将干燥后的SCR脱硝催化剂浸入活化液中进行活化反应至其催化活性趋于稳定，所述的活化液中含有主催化剂盐、助催化剂盐、稀土化合物和有机硅化合物； 

(e)干燥：将进行活化反应后的SCR脱硝催化剂取出干燥后即可。 

优化地，所述步骤(a)中，当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m²/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径＞25nm、晶型为锐钛型、As₂O₃质量含量≤1％并且P₂O₅质量含量≤1％时，所述SCR脱硝催化剂能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积≤25m²/g、孔容≤0.15cm³/g、孔径≥25nm或晶型为锐钛型时，所述SCR脱硝催化剂不能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m²/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径小于25nm和晶型为锐钛型，而As₂O₃质量含量＞1％或P₂O₅质量含量＞1％时，所述SCR脱硝催化剂可以尝试再生。 

进一步地，所述步骤(d)中，活化液中主催化剂盐和助催化剂盐的浓度比SCR脱硝催化剂中主催化剂和助催化剂浓度高10％～30％。 

进一步地，所述步骤(d)中，当活化液中主催化剂盐的浓度下降至其原来浓度的10％～20％以下时，向活化液中添加活化原液，活化原液的加入量V_活化原液根据公式(1)计算； 

式中，V_{活化液实际}是指现有活化液的体积，C_目标是指活化原液加入活化液中后达到的目标浓度，C_原液是指活化原液的浓度，C_原液是指现有活化液的实际浓度。 

更进一步地，步骤(d)中，所述活化原液中主催化剂盐质量浓度为5％～10％，助催化剂盐质量浓度为5％～10％，稀土化合物质量浓度为5％～15％，有机硅化合物质量浓度为2％～10％。 

进一步地，所述步骤(b)中，吹扫SCR脱硝催化剂前先用负压吸尘车进行负压吸尘。 

进一步地，所述步骤(c)中，清洗方式为气浮洗涤或超声波洗涤，清洗时间不超过20分钟，所述强酸溶液浓度为0.3～1.5mol/L。 

进一步地，所述步骤(d)中，SCR脱硝催化剂活化至恢复到其初始催化活性的90％以上。 

进一步地，所述步骤(e)中，采用室温空气吹扫干燥后在10～30℃下放置10小时以上。 

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明SCR脱硝催化剂的再生方法，通过评估、清灰、清洗、活化、干燥等步骤能够实现中毒或者失效催化剂的再生，一方面能够减轻企业的运营成本和环境负担，另一方面这些步骤操作简单，成本较低，适于大规模推广使用。 

具体实施方式

下面对本发明优选实施方案进行详细说明： 

本发明SCR脱硝催化剂的再生方法，依次包括评估、清灰、清洗、活化、干燥等步骤，具体为： 

评估：并不是所有中毒或者失效的催化剂均能再生，这跟SCR脱硝催化剂自身物理化学性质有很大的关系，因此在清灰除尘步骤开始前应当对SCR脱硝催化剂的外观、物理性质、化学成分进行检测，评估SCR脱硝催化剂的再生可能性(判定可能性列于表1中)，这样能够有效避免后续的无用功，节省了大量的时间和工艺成本。从表1中可以看出，当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m²/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径＜25nm、晶型为锐钛型、As₂O₃质量含量≤1％并且P₂O₅质量含量≤1％时，SCR脱硝催化剂能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积≤25m²/g、孔容≤0.15cm³/g、孔径≥25nm或晶型为锐钛型时，所述SCR脱硝催化剂不能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m²/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径小于25nm和晶型为锐钛型，而As₂O₃质量含量＞1％或P₂O₅质量含量＞1％时，所述SCR脱硝催化剂可以考虑或尝试再生。因此在使用本发明SCR脱硝催化剂的再生方法时，应当避免使用比表面积≤25m²/g、孔容≤0.15cm³/g、孔径≥25nm或晶型为锐钛型的不能再生催化剂 

表1 再生可能性判定表 

清灰：有时候SCR脱硝催化剂上沾有大量的有害灰尘，因此在SCR脱硝催化剂模块移出反应器前，先使用大功率负压吸尘车先进行负压吸尘，除去堆积粉煤灰及黏附尚且不牢的粉尘；SCR脱硝催化剂移出反应器后，放置到除尘装置内，利用压缩空气进一步吹扫SCR脱硝催化剂，清除SCR脱硝催化剂表面灰尘，然后再进行后续的清洗步骤。 

清洗：将清灰除尘后的SCR脱硝催化剂根据自身物理化学性质选择浸入的溶液(去离子水或者0.3～1.5mol/L强酸溶液，例如中毒成分As₂O₃或P₂O₅等含量较高时，应当选用强酸溶液)，将其浸入选择的溶液中进行清洗直至去离子水或者强酸溶液的pH值或导电性不发生变化。通过清洗处理，能够去除SCR脱硝催化剂表面黏附的成份，并缓解孔堵塞、碱金属中毒、 砷、磷中毒现象，催化剂活性能够恢复到初始催化活性的70～90％。在清洗时，可以选用气浮(温和)或超声波(剧烈)洗涤方式进行；清洗次数不宜过多，最多不超过3次，清洗时间控制在20min以内；当然也可以通过调节清洗溶液温度和溶液pH值等方法调节清洗时间。清洗后对SCR脱硝催化剂模块进行清洗、喷淋、一次干燥作业，喷淋次数控制在2～4个周期；一次干燥采用室温空气吹扫形式，一次干燥后要求SCR脱硝催化剂模块无水滴落。 

活化：首先应当配置活化原液(活化原液中主催化剂盐质量浓度为5％～10％，助催化剂盐质量浓度为5％～10％，稀土化合物质量浓度为5％～15％，有机硅化合物质量浓度为2％～10％)，活化原液应当根据不同的催化剂种类选择不能的成分，例如主催化剂盐可以选择草酸钒、偏钒酸铵等，助催化剂盐可以选择偏钨酸铵等，稀土化合物可以选择硝酸铈等，有机硅化合物可以选硅粘合剂等；随后取一定量的活化原液加去离子水稀释为活化液(活化液中主催化剂盐和助催化剂盐的浓度比SCR脱硝催化剂中主催化剂和助催化剂浓度高10％～30％，在节约化学原料用量的同时活化液仍具有较好的活化效果)；接着将干燥后的SCR脱硝催化剂浸入活化液中进行活化反应并补充因清洗造成的催化剂表面主SCR脱硝催化剂、助SCR脱硝催化剂成份的流失，至其催化活性趋于稳定，即完成活化作业。为了缩短活化时间，SCR脱硝催化剂活化至恢复到其初始催化活性的90％以上即可，时间应控制在30min以内。伴随活化反应的进行，活化液浓度逐渐下降，当降低至一定程度时，就不具有活化的作用，因此就需要及时调整活化液的浓度；在实际操作中，可以采用荧光光谱仪在线实时监测活化液的中主催化剂盐的浓度，当其浓度值下降至原来浓度的10％～20％以下时，应当向活化液中添加含主催化剂盐浓度较高的活化原液，活化原液的加入量V_活化原液根据公式(1)计算； 

式中，V_{活化液实际}是指现有活化液的体积，C_目标是指活化原液加入活化液中后达到的目标浓度，C_原液是指活化原液的浓度，C_原液是指现有活化液的实际浓度。 

干燥：将进行活化反应后的SCR脱硝催化剂取出采用室温空气吹扫干燥，二次干燥结束后，室温放置10小时以上，得到再生的SCR脱硝催化剂。 

为了对本发明SCR脱硝催化剂的再生方法进行测试，选用了废旧SCR脱硝催化剂进行试验，其具体性能参数列于表2和表3中。 

表2 废旧/新鲜催化剂性能检测表 

表3 废旧/新鲜催化剂化学成分/性能检测表 

实施例1 

本实施例提供一种SCR脱硝催化剂的再生方法，从表2和表3中，可以看到废旧SCR脱硝催化剂比表面积、孔容、孔径、结晶状分析等性质处于可再生的区间内，因此可以应用再生方法。随后进行清灰除尘、清洗、活化、干燥步骤，其具体操作过程简化为工艺卡，列于表4中。将再生后的SCR脱硝催化剂进行一系列的检测，具体性能参数列于表5中，从 表5中可以看出，再生后的SCR脱硝催化剂SO₂/SO₃转化率、氨逃逸率均合格，而且活性比达到91％，说明再生后的SCR脱硝催化剂具有良好的催化活性。 

表4 工艺卡 

表5 再生催化剂性能检测表 

实施例2 

本实施例提供一种SCR脱硝催化剂的再生方法，再生的SCR脱硝催化剂与实施例1中的相同，将清灰除尘、清洗、活化、干燥等步骤简化为工艺卡，列于表6中。将再生后的SCR脱硝催化剂进行一系列的检测，具体性能参数列于表7中，从表7中可以看出，再生后的SCR脱硝催化剂SO₂/SO₃转化率、氨逃逸率均合格，而且活性比达到92％，说明再生后的SCR脱硝催化剂具有良好的催化活性。 

表6 工艺卡 

表7再生催化剂性能检测表 

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1. 一种SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

（a）评估：对SCR脱硝催化剂的外观、物理性质、化学成分进行检测，评估SCR脱硝催化剂的再生可能性；

（b）清灰：对SCR脱硝催化剂进行吹扫除去表面附着的灰尘；

（c）清洗：将SCR脱硝催化剂浸入去离子水或者强酸溶液中进行清洗直至去离子水或者强酸溶液的pH值不发生变化，取出干燥至无水滴落；

（d）活化：将干燥后的SCR脱硝催化剂浸入活化液中进行活化反应至其催化活性趋于稳定，所述的活化液中含有主催化剂盐、助催化剂盐、稀土化合物和有机硅化合物；

（e）干燥：将进行活化反应后的SCR脱硝催化剂取出干燥后即可。

2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（a）中，当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m2/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径＞25nm、晶型为锐钛型、As₂O₃质量含量≤1%并且P₂O₅质量含量≤1%时，所述SCR脱硝催化剂能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积≤25m2/g、孔容≤0.15cm³/g、孔径≥25nm或晶型为锐钛型时，所述SCR脱硝催化剂不能再生；当SCR脱硝催化剂的比表面积＞25m2/g、孔容＞0.15cm³/g、孔径小于25nm和晶型为锐钛型，而As₂O₃质量含量＞1%或P₂O₅质量含量＞1%时，所述SCR脱硝催化剂可以尝试再生。

3.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（d）中，活化液中主催化剂盐和助催化剂盐的浓度比SCR脱硝催化剂中主催化剂和助催化剂浓度高10%~30%。

4.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（d）中，当活化液中主催化剂盐的浓度下降至其原来浓度的10%~20%以下时，向活化液中添加活化原液，活化原液的加入量V_活化原液 根据公式（1）计算；

（1），

式中，V_{活化液实际}是指现有活化液的体积，C_目标是指活化原液加入活化液中后达到的目标浓度，C_原液是指活化原液的浓度，C_原液是指现有活化液的实际浓度。

5.根据权利要求4所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：步骤（d）中，所述活化原液中主催化剂盐质量浓度为5%~10%，助催化剂盐质量浓度为5%~10%，稀土化合物质量浓度为5%~15%，有机硅化合物质量浓度为2%~10%。

6.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（b）中，吹扫SCR脱硝催化剂前先用负压吸尘车进行负压吸尘。

7.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（c）中，清洗方式为气浮洗涤或超声波洗涤，清洗时间不超过20分钟，所述强酸溶液浓度为0.3~1.5mol/L。

8.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（d）中，SCR脱硝催化剂活化至恢复到其初始催化活性的90%以上。

9.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂的再生方法，其特征在于：所述步骤（e）中，采用室温空气吹扫干燥后在10~30℃下放置10小时以上。