CN104624050A - 一种废scr脱硝催化剂循环利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废SCR脱硝催化剂循环利用的方法。本发明利用微孔渗透剂JFC-1、平平加O和乙酸制成的清洗液并采用鼓泡清洗方法对废蜂窝式SCR催化剂进行有效清洗；通过将废蜂窝式SCR催化剂进行切割、清洗、干燥、粉碎，并与钼酸铵、偏钒酸铵、草酸、玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇-400和水混合，重新制备成板式脱硝催化剂。本发明提供的方法操作简便，成本低廉，循环利用过程中不会对环境造成二次污染；另外，利用回收料制备的板式催化剂的活性高、强度大、耐磨性强，且拥有一定的抗硫中毒能力，很好地实现了废SCR脱硝催化剂的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术领域，特别涉及一种废SCR脱硝催化剂循环利用的方法。
技术背景
我国于2011年7月颁布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，其中对火电厂的烟气排放提出了严苛的要求，选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术得到了广泛应用。此技术中最关键的是脱硝催化剂，按照脱硝催化剂的安装时间和使用寿命预测，2016年前后我国将开始产生大量的废烟气脱硝催化剂，2018年以后废催化剂产生量达到25-30万m3/年(约合13-15万吨/年)。
由于国内的脱硝催化剂普遍存在质量较差的状况，且燃煤电厂所用的煤质质量不高，其中含有了大量的灰尘和重金属元素等，致使废催化剂的强度受到了较大损伤，失活原因复杂，处理难度大，大部分催化剂都很难通过再生的方式进行循环使用，必须按照环保部的有关规定进行回收。
针对废蜂窝脱硝催化剂的回收处理技术，国内已积极地进行了产业化研究。公开号CN104099476的中国发明专利申请中提出了利用湿法冶金技术，将废脱硝催化剂的各组分分步提取出来，以进行循环利用，但是此方法操作复杂，所提取的各组分纯度低，处理成本高，废液难以得到有效处理，容易对环境形成二次污染。公开号CN103962189A的中国发明专利申请中提出了将废SCR催化剂进行破碎、清洗、研磨，并与二氧化钛、三氧化钨、玻璃纤维、五氧化二钒混合，制成新鲜催化剂，使废催化剂得以实现循环再利用。但是在超声清洗时，由于废催化剂强度较低，很容易分散在清洗液中形成糊状物，使回收失败；再者，制备新催化剂时所用的回收料较少，而且制备过程中只添加玻璃纤维作为增强剂，容易使制得的催化剂强度和耐磨性较差，使用寿命短。
总之，上述问题说明现有的废SCR脱硝催化剂循环利用技术有待提高，以简化处理流程，降低成本，防止对环境造成二次污染，使之适应大规模工业化生产的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种废SCR脱硝催化剂循环利用的方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，包括利用微孔渗透剂JFC-1、平平加O和乙酸制成的鼓泡清洗液及鼓泡清洗方法对废SCR脱硝催化剂进行有效清洗；通过将废SCR催化剂进行切割、清洗、干燥、粉碎，得到脱硝催化剂回收料；与钼酸铵、偏钒酸铵、草酸、玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇-400和水混合，重新制备成板式脱硝催化剂。
本发明公开了一种废SCR催化剂回收用鼓泡清洗液，鼓泡清洗液是质量分数为0.5～5％的微孔渗透剂JFC-1、质量分数为1～3％的平平加O、物质的量浓度0.1～0.5mol/L的乙酸制成的水溶液。本发明采用鼓泡清洗的方式处理废催化剂，以除去堵塞催化剂孔道的烟尘颗粒。
本发明同时公开了一种废SCR催化剂回收方法，包括以下步骤：
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为20～50cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入鼓泡清洗液中，鼓泡清洗10～30min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在100～150℃下干燥2～5h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成100～500目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
本发明还公开了一种利用废脱硝催化剂回收料制备的板式脱硝催化剂，所述板式脱硝催化剂由下列质量份数的组分制得：钼酸铵2～5份；偏钒酸铵0.5～3份；草酸1～6份；废催化剂回收料70～90份；玻璃纤维2～10份；羟丙基甲基纤维素3～6份；聚乙二醇-400 1～5份。
本发明同时公开了一种利用废脱硝催化剂回收料制备板式脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)经过计算，将配方量的溶液A、溶液B、废催化剂回收料、玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇-400与适量的水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得到回收料制备的板式脱硝催化剂。
有益效果
本发明提供的废SCR脱硝催化剂循环利用的方法的有益效果在于：
(1)操作简便，可以大幅度降低废蜂窝催化剂的再利用成本；
(2)循环利用过程中不会对环境造成二次污染，环保效益高；
(3)回收料制备的板式脱硝催化剂的活性高、强度大、耐磨性强，且拥有一定的抗硫中毒能力。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
1、废脱硝催化剂回收料的制备
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为30cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入清洗液中，鼓泡清洗20min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在120℃下干燥3h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成300目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
2、脱硝催化剂的制备
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)将20份溶液A、16份溶液B、80份废催化剂回收料、5份玻璃纤维、5份羟丙基甲基纤维素、3份聚乙二醇-400与适量水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得新板式脱硝催化剂。
实施例2
1、废脱硝催化剂回收料的制备
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为20cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入清洗液中，鼓泡清洗10min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在100℃下干燥2h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成100目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
2、脱硝催化剂的制备
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)将10份溶液A、8份溶液B、70份废催化剂回收料、5份玻璃纤维、3份羟丙基甲基纤维素、1份聚乙二醇-400与适量水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得新板式脱硝催化剂。
实施例3
1、废脱硝催化剂回收料的制备
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为50cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入清洗液中，鼓泡清洗30min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在150℃下干燥4h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成200目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
2、脱硝催化剂的制备
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)将25份溶液A、16份溶液B、90份废催化剂回收料、8份玻璃纤维、4份羟丙基甲基纤维素、5份聚乙二醇-400与适量水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得新板式脱硝催化剂。
实施例4
1、废脱硝催化剂回收料的制备
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为40cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入清洗液中，鼓泡清洗30min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在130℃下干燥5h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成500目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
2、脱硝催化剂的制备
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)将20份溶液A、20份溶液B、80份废催化剂回收料、5份玻璃纤维、4份羟丙基甲基纤维素、4份聚乙二醇-400与适量水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得新板式脱硝催化剂。
实施例5
将实施例1～4中合成的催化剂分别在固定床反应器内进行活性试验，反应器内催化剂装载量为1ml，重约1g，程序升温仪控制反应温度。
配置组分及浓度如下的模拟烟气：
CNOx＝CNH3＝0.045％、CO2≈4.8％、CH2O≈6.0％、CSO2≈0.05％、CCO2≈12％，N2作为平衡气，空速GHSV20000h-1。此模拟烟气未包含烟尘，其他组分与实际烟气组成基本一致。
利用以上模拟烟气在250℃、300℃、350℃、400℃下检测NOx的脱除率及SO2/SO3的转化率，反应条件稳定10h后测量，结果见表1～表2。
表1各温度下NOx的脱除率(wt％)
表2各温度下SO2/SO3的转化率(％)
从表1和表2可知，烟气温度在250～400℃范围内，采用本发明的回收料制备的板式催化剂(实施例1～4)，燃煤烟气中氮氧化物的脱除率达80％以上，SO2/SO3的转化率小于1％。
本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，包括利用微孔渗透剂JFC-1、平平加O和乙酸制成的鼓泡清洗液通过鼓泡清洗方法对废SCR脱硝催化剂进行清洗；通过将废SCR催化剂进行切割、清洗、干燥和粉碎，得到脱硝催化剂回收料；将脱硝催化剂回收料与钼酸铵、偏钒酸铵、草酸、玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇-400和水混合，重新制备成板式脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，其特征在于：所述废SCR催化剂回收用鼓泡清洗液，为质量分数为0.5～5％的微孔渗透剂JFC-1、质量分数为1～3％的平平加O、物质的量浓度0.1～0.5mol/L的乙酸制成的水溶液。
3.根据权利要求1所述的废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，其特征在于：所述废SCR催化剂的回收方法，包括以下步骤：
(1)将废SCR催化剂用吸尘设备清除表面灰尘，然后利用切割机将废催化剂切割成长度为20～50cm的小块；
(2)将切割后的催化剂放入鼓泡清洗液中，鼓泡清洗10～30min，取出并用清水漂洗干净；
(3)将清洗后的催化剂放入干燥箱，在100～150℃下干燥2～5h；
(4)利用粉碎机将催化剂粉碎成100～500目的颗粒，得到废脱硝催化剂回收料。
4.根据权利要求1所述的废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，其特征在于：所述利用废脱硝催化剂回收料制备的板式脱硝催化剂，由下列质量份数的组分制得，钼酸铵2～5份；偏钒酸铵0.5～3份；草酸1～6份；废催化剂回收料70～90份；玻璃纤维2～10份；羟丙基甲基纤维素3～6份；聚乙二醇-400 1～5份。
5.根据权利要求1所述的废SCR脱硝催化剂循环利用的方法，其特征在于：所述利用废脱硝催化剂回收料制备板式脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：
(1)将钼酸铵溶于60℃的热水中配制成质量分数为20％的溶液A；
(2)将偏钒酸铵、草酸和水按质量比1:2:5的方式配置成溶液B；
(3)经过计算，将配方量的溶液A、溶液B、废催化剂回收料、玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇-400与适量的水按常规方法混合揉捏，涂覆到钢网上；
(4)将涂覆有催化剂的钢网在120℃下干燥0.5h，然后在500℃下焙烧3h，即得到回收料制备的板式脱硝催化剂。
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