CN105688936A - 一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，属于工业脱硝催化剂技术领域。所述原位再生方法包括以下步骤：1)当SCR主反应器出口烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器；2)将热气流通入SCR主反应器，使催化剂表面沉积的硫铵层在热气流作用下分解，持续通热气流1～8h，即完成脱硝催化剂的再生；3)将烟气切回至SCR主反应器继续脱硝反应。本发明在热气流作用下，将硫铵分解为氨气、三氧化硫和水蒸汽，并随着热气流带走而除去，从而使催化剂的脱硝性能得以恢复。本发明是一种操作简单、再生时间短、再生费用低、安全环保、再生后催化剂脱硝效率高，且不改变催化剂强度、孔结构的硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法。

Description

一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法
技术领域
本发明属于工业脱硝催化剂技术领域，具体为一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法。
背景技术
近年来，我国NOx排放量迅速升高，若无适当控制，氮氧化物排放量在2020年将达到3000万吨，给我国大气环境带来巨大的威胁。鉴于氮氧化物对大气环境的不利影响以及氮氧化物排放控制的严峻形势，环保部相继发布了电厂、锅炉、焦化、水泥、玻璃、钢铁、石油炼制等行业新的氮氧化物排放标准。新标准的陆续实施极大的拉动了脱硝产业，包括相关设备制造、催化剂制造及废催化剂的再生利用。
目前，世界各国采用的脱硝技术主要为选择性催化还原技术(简称SCR)，采用钒钛系催化剂。在催化剂作用下利用还原剂(NH3)有选择性地与烟气中的NOx(主要是NO和NO2)发生化学反应，将NOx转化为N2和H2O，从而减少烟气中NOx的排放。在SCR脱硝***中，催化剂活性组份钒在还原NOx的同时，也会将烟气中含有的SO2氧化为SO3，与还原剂NH3反应生成硫铵(硫酸铵和硫酸氢铵)沉积在催化剂的表面。具体反应方程式如下：
2SO2+O2→2SO3(1)
SO3+NH3+H2O→NH4HSO4(2)
SO3+2NH3+H2O→(NH4)2SO4(3)
硫酸氢氨是一种粘性很强的物质，熔点147℃，分解温度约300℃。当烟气温度低于300℃时，硫酸氢氨粘液会覆盖在催化剂表面，导致催化剂活性降低，所以目前SCR技术要求烟气的温度为300～450℃。由于低温运行过程(≤300℃)中催化剂会发生硫铵中毒失活，限制了SCR技术在工业烟气脱硝中的应用，如焦炉烟气、催化裂化再生气等。
发明内容
本发明的目的在于针对以上技术问题，提供一种操作简单，经济实惠，催化剂再生率高，不影响催化剂使用强度，再生后脱硝催化剂的脱硝效率能恢复至初始值，在中低温(≤300℃)烟气脱硝领域具有良好应用前景的硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法。本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，包括以下步骤：
1)、当SCR主反应器出口烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器；
2)、将热气流通入SCR主反应器，使脱硝催化剂表面沉积的硫铵层在热气流的作用下分解，持续通热气流1～8h，即完成脱硝催化剂的再生；
3)、将烟气切回至SCR主反应器继续脱硝反应。
本发明工艺在SCR主反应器中的烟气接近排放标准时，将烟气切换至SCR备用反应器继续反应并通过备用反应器排放；然后利用高于硫铵分解温度的热气流对脱硝催化剂表面沉积的硫铵进行吹扫，使硫铵在高于分解温度的环境下分解为氨气、三氧化硫和水蒸汽，并随着热气流带走而除去，从而使催化剂的脱硝性能得以恢复，然后再将烟气切回至SCR主反应器继续脱硝反应。此时，硫铵已经被分解清除，脱硝催化剂也恢复了原有的脱硝效率，可以保证烟气脱硝反应的顺利进行。
作为本发明的一种优选，步骤1)中，所述氮氧化物浓度排放限值为100mg/m3。
作为本发明的一种优选，所述烟气为中低温工业烟气。
作为本发明的一种优选，所述中低温工业烟气为焦炉烟气、石油炼制催化裂化再生气、锅炉烟气中的一种或几种。
作为本发明的一种优选，所述烟气温度低于300℃。现有行业排放的烟气温度大多都低于300℃，在该温度条件下，催化剂会发生硫铵中毒失活。针对这个特点，本发明提出一种失活后催化剂的原位再生工艺。
作为本发明的一种优选，所述热气流为空气、氮气、氩气中的一种或几种。
作为本发明的一种优选，所述热气流的温度为300～500℃，空速为300～10000h-1。将热气流的温度设置为300～500℃，是因为硫铵的分解温度约为300℃，只有将热气流的温度设置高于300℃才能将SCR反应器中脱硝催化剂表面沉积的硫铵进行分解，从而达到去除的目的，是脱硝催化剂再生，恢复催化剂的脱硝性能；而温度太高，又容易造成催化剂的失活，所以本发明热气流的温度为300～500℃。
作为本发明的一种优选，所述脱硝催化剂钒钛系催化剂。
作为本发明的一种优选，所述脱硝催化剂为蜂窝状结构。
作为本发明的一种优选，所述脱硝催化剂包括以下质量份的组分：V2O5：1～6份，WO3：4～8份，TiO2：75～90份，玻璃纤维：3～10份。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的原位再生方法操作简单、再生时间短、再生费用低，设备要求低，有效地节约了再生成本。
2、本发明采用的热气流为空气、氮气及氩气，对环境无污染，满足环保安全性。
3、采用本发明方法再生后的脱硝催化剂脱硝效率恢复至初始值，不影响催化剂的性能，且催化剂强度、孔结构均未发生变化，催化剂可重复再生使用。
附图说明
图1为本发明硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
在SCR主反应器中，新鲜催化剂在常压、温度为200℃、SO2浓度为2000mg/m3，NO浓度为800mg/m3，氨氮比为1.0，空速为5000h-1的烟气条件下运行1000h，催化剂脱硝效率由90.5％降至50％。
本发明工艺流程如图1所示，当烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器，并将热空气通入SCR主反应器，其中，空气的空速为1000h-1，温度为350℃；热空气吹扫4h后，停止通入，即完成本发明脱硝催化剂的再生。
将烟气切回至SCR主反应器，检测反应器出口氮氧化物浓度达到排放标准，测得脱硝效率为89.3％。
实施例2：
在SCR主反应器中，新鲜催化剂在常压、温度为200℃，SO2浓度为2000mg/m3，NO浓度为800mg/m3，氨氮比为1.0，空速为5000h-1的烟气条件下运行1000h，催化剂脱硝效率由90.5％降至50％。
本发明工艺流程如图1所示，当烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器，并将热空气通入SCR主反应器，其中，空气的空速为2000h-1，温度为400℃；热空气吹扫2.0h后，停止通入，即完成本发明脱硝催化剂的再生。
将烟气切回至SCR主反应器，检测反应器出口氮氧化物浓度达到排放标准，测得脱硝效率为90.7％。
实施例3：
在SCR主反应器中，新鲜催化剂在常压、温度为200℃，SO2浓度为2000mg/m3，NO浓度为800mg/m3，氨氮比为1.0，空速为5000h-1的烟气条件下运行1000h，催化剂脱硝效率由90.5％降至50％。
本发明工艺流程如图1所示，当烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器，并将热氮气通入SCR主反应器，其中，氮气的空速为1000h-1，温度为350℃；热氮气吹扫4.0h后，停止通入，即完成本发明脱硝催化剂的再生。
将烟气切回至SCR主反应器，检测反应器出口氮氧化物浓度达到排放标准，测得脱硝效率为90.0％。
实施例4：
在SCR主反应器中，新鲜催化剂在常压、温度为200℃，SO2浓度为2000mg/m3，NO浓度为800mg/m3，氨氮比为1.0，空速为5000h-1的烟气条件下运行1000h，催化剂脱硝效率由90.5％降至50％。
本发明工艺流程如图1所示，当烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器，并将热氮气通入SCR主反应器，其中，氮气的空速为2000h-1，温度为400℃；热氮气吹扫1.5h后，停止通入，即完成本发明脱硝催化剂的再生。
将烟气切回至SCR主反应器，检测反应器出口氮氧化物浓度达到排放标准，测得脱硝效率为90.2％。
上述实施例1到4中，通过本发明工艺方法对硫铵中毒脱硝催化剂进行原位再生后，催化剂的脱硝效率从50％分别恢复至89.3％、90.7％、90.0％和90.2％，与脱硝催化剂初始的催化效率90.5％几乎一致。说明采用本发明方法能有效对脱硝催化剂进行原位再生，使催化剂的脱硝效率恢复至初始值，实现催化剂的重复再生目的，催化剂的性能得到恢复，有效地重复利用了催化剂，节约了生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)当SCR主反应器出口烟气中氮氧化物浓度接近排放限值时，将烟气切换至SCR备用反应器；
2)将热气流通入SCR主反应器，使脱硝催化剂表面沉积的硫铵层在热气流的作用下分解，持续通热气流1～8h，即完成脱硝催化剂的再生；
3)将烟气切回至SCR主反应器继续脱硝反应。
2.如权利要求1所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述氮氧化物浓度排放限值为100mg/m3。
3.如权利要求1所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述烟气为中低温工业烟气。
4.如权利要求2所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述中低温工业烟气为焦炉烟气、石油炼制催化裂化再生气、锅炉烟气中的一种或几种。
5.如权利要求1至4任一项所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述烟气温度低于300℃。
6.如权利要求1所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述热气流为空气、氮气、氩气中的一种或几种。
7.如权利要求1或6所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述热气流的温度为300～500℃，空速为300～10000h-1。
8.如权利要求1所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述脱硝催化剂钒钛系催化剂。
9.如权利要求1所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述脱硝催化剂为蜂窝状结构。
10.如权利要求1、8、9任一项所述一种硫铵中毒脱硝催化剂的原位再生方法，其特征在于，所述脱硝催化剂包括以下质量份的组分：V2O5：1～6份，WO3：4～8份，TiO2：75～90份，玻璃纤维：3～10份。
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