一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法
【专利摘要】本发明公开了一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，这种方法有效地脱除了催化剂中的砷化物，同时又能降低钨、钒损失，使得As2O3含量＜0.15%，砷脱除率可达95%，且其中的WO3、V2O5损失率均＜30%，这种方法过程简单、可靠易行，在超声波中采用碱浸脱砷的方法，催化剂中砷化物脱除率较高，且加入抑制剂，可有效控制钨、钒的损失，过程中产生的废水，可经Ca(OH)2处理后，回用于体系，工艺过程为封闭体系，实现了循环利用，不污染环境，又降低了成本。
【专利说明】一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及催化剂脱砷【技术领域】，尤其是一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是世界各国公认的主要大气污染物之一。火电厂是我国氮氧化物最主要的排放源。为了控制NOx的排放，许多火电厂、燃烧化石燃料的发电机组采用技术较为成熟的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术，其核心部分为由钨、钒、钛等组成的催化剂，一般燃煤电厂催化剂的寿命为3~5年，然而，由于燃煤锅炉中含微量的砷，在高温烟气中气态As2O3，容易进入催化剂的孔隙，与催化剂中的钒反应生成稳定的砷酸钒化合物，钒失去活性，同时，气态砷易堵塞催化剂微孔，阻止反应物到达活性位，也影响催化剂的活性。从而降低了催化剂的使用寿命。
[0003]如何脱除含钨、钒、砷催化剂中砷化物，同时有效控制钨、钒损失，延长催化剂使用寿命，是亟待解决的问题。目前报道的脱砷方法包括火法和湿法两种。火法脱砷效果较差，且会造成严重的二次污染，且对设备要求很高，目前国内外还没有满足大规模生产的高温炉。湿法脱砷文献报道较多，多采用碱浸脱砷，即直接加入氢氧化钠浓碱溶液浸出脱砷，但对于催化剂中难溶砷酸盐，脱砷效果不是很理想，且钨、钒会随着砷的脱除一同损失。因此，有必要探索出一种既能脱除含钨、钒、砷催化剂中砷化物，同时又能控制钨、钒损失的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，尤其是针对催化剂含砷而导致其活性降低的问题，提出了一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，该法不仅能够满足高效、安全、环保的脱砷要求，还能有效控制催化剂主要组分钨、钒的损失，从而延长催化剂的使用寿命，降低经济成本。本发明的这种方法有效地脱除了催化剂中的砷化物，同时又能降低钨、钒损失，使得As2O3含量< 0.15%，砷脱除率可达95%，且其中的W03、V205损失率均< 30%。
[0005]本发明通过如下技术方案实现:一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，步骤如下:
⑴将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为3?12g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行一次碱浸脱砷反应，控制反应温度30?80°C，反应时间0.5?3h，通气量0.8?2.0m3/h，超声波功率300?900w ;反应过程中，加入3?5g/l的抑制剂EDTA及碳酸氢铵，反应结束后进行液固分离，固相的催化剂待进一步处理；液相经Ca(OH)2脱砷处理后，所得溶液返回一次碱浸工序中，回用于整个体系，而所得固相为CaW04、Ca (VO3)2Xa3(AsO4)2直接堆置；⑵将步骤⑴获得的催化剂进行二次碱浸，过程中补入I?3g/l的氢氧化钠溶液和I?3g/l的抑制剂EDTA及碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度30?80°C，反应时间0.5?3h，通气量0.8?2.0m3A,超声波功率300?900w ;反应结束后，得到的液相返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出；得到的催化剂进行下一步洗涤处理；
⑶将步骤⑵中经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度25?70°C，反应时间0.5?1.5h，通气量0.8?2.0m3/h，超声波功率100?600w ；反应结束后，所得溶液返回到二次碱浸工序中，所得催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量< 0.15%，砷脱除率可达95%，且其中的WO 3、V2O5损失率均< 30%。
[0006]作为本发明的优选技术方案:
所述超声波反应器中，碱浸反应温度为50?70°C，反应时间I?2h，通气量1.2m3/h,超声波功率500?700w。
[0007]所述超声波水洗，温度为25?35°C，反应时间0.5?lh，通气量1.2?1.5m3/h,超声波功率300?500w。
[0008]本发明的有益效果为:这种方法过程简单、可靠易行，在超声波中采用碱浸脱砷的方法，催化剂中砷化物脱除率较高，且加入抑制剂，可有效控制钨、钒的损失，过程中产生的废水，可经Ca(OH)2处理后，回用于体系，工艺过程为封闭体系，实现了循环利用，不污染环境，又降低了成本。
[0009]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0010]实施例1、含砷催化剂中As2O3含量为3?4%。首先将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为3g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行碱浸脱砷反应，控制反应温度30?40°C，反应时间2h，通气量1.2m3/h，超声波功率500w。反应过程中，加入的抑制剂EDTA及碳酸氢铵均为3g/l。反应结束后进行液固分离，液相经Ca(0!1)2脱砷处理后，所得溶液可回用于整个体系，而所得渣为CaWO4、Ca (VO3) 2、Ca3 (AsO4) 2可直接堆置。
[0011]经过一次碱浸后的催化剂进行二次碱浸，过程中补入lg/Ι的氢氧化钠溶液和抑制剂lg/Ι的EDTA及lg/Ι碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度30?40°C，反应时间2h，通气量1.2m3/h，超声波功率500?。反应结束后，液相可返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出。得到的催化剂再进行下一步洗涤。
[0012]再将经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度25?35°C，反应时间0.5h，通气量1.2m3/h,超声波功率300w。反应结束后，溶液返回体系，催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量为0.12%，砷脱除率达95.2%，WO 3损失率为28%，V2O5损失率为22.5%。
[0013]实施例2、含砷催化剂中As2O3含量为3?4%。首先将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为5g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行碱浸脱砷反应，控制反应温度50?60°C，反应时间1.5h，通气量1.2m3/h，超声波功率500w。反应过程中，加入抑制剂EDTA3g/l、碳酸氢铵4g/l。反应结束后进行液固分离，液相经Ca(0!1)2脱砷处理后，所得溶液可回用于整个体系，而所得渣为CaWO4、Ca (VO3) 2、Ca3 (AsO4) 2可直接堆置。
[0014]经过一次碱浸后的催化剂进行二次碱浸，过程中补入2g/l的氢氧化钠溶液和抑制剂Ig/1的EDTA及Ig/1碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度50?60°C，反应时间1.5h，通气量1.2m3/h，超声波功率500?。反应结束后，液相可返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出。得到的催化剂再进行下一步洗涤。
[0015]再将经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度25?35°C，反应时间0.5h，通气量1.2m3/h,超声波功率300w。反应结束后，溶液返回体系，催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量为0.10%，砷脱除率达95.6%，WO 3损失率为27.4%，V2O5损失率为23.6%。
[0016]实施例3、含砷催化剂中As2O3含量为3?4%。首先将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为7g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行碱浸脱砷反应，控制反应温度60?70°C，反应时间1.0h，通气量1.2m3/h，超声波功率700w。反应过程中，加入抑制剂EDTA4g/l、碳酸氢铵4g/l。反应结束后进行液固分离，液相经Ca(0!1)2脱砷处理后，所得溶液可回用于整个体系，而所得渣为CaWO4、Ca (VO3) 2、Ca3 (AsO4) 2可直接堆置。
[0017]经过一次碱浸后的催化剂进行二次碱浸，过程中补入2g/l的氢氧化钠溶液和抑制剂2g/l的EDTA及2g/l碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度60?70°C，反应时间1.0h，通气量1.2m3/h，超声波功率700?。反应结束后，液相可返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出。得到的催化剂再进行下一步洗涤。
[0018]再将经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度25?35°C，反应时间0.5h，通气量1.2m3/h,超声波功率500w。反应结束后，溶液返回体系，催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量为0.11%，砷脱除率达95.3%，WO 3损失率为26.5%，V2O5损失率为22.8%。
[0019]实施例4、含砷催化剂中As2O3含量为3?4%。首先将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为10g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行碱浸脱砷反应，控制反应温度60?70°C，反应时间1.0h，通气量1.2m3/h，超声波功率700w。反应过程中，加入抑制剂EDTA3g/l、碳酸氢铵5g/l。反应结束后进行液固分离，液相经Ca(0!1)2脱砷处理后，所得溶液可回用于整个体系，而所得渣为CaWO4、Ca (VO3) 2、Ca3 (AsO4) 2可直接堆置。
[0020]经过一次碱浸后的催化剂进行二次碱浸，过程中补入3g/l的氢氧化钠溶液和抑制剂lg/Ι的EDTA及3g/l碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度60?70°C，反应时间1.0h，通气量1.2m3/h，超声波功率700?。反应结束后，液相可返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出。得到的催化剂再进行下一步洗涤。
[0021]再将经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度50?60°C，反应时间1.0h,通气量1.8m3/h，超声波功率600w。反应结束后，溶液返回体系，催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量为0.10%，砷脱除率达95.6%，WO 3损失率为27.3%，V2O5损失率为25.2%。
【权利要求】
1.一种含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，其特征在于，步骤如下: ⑴、将含钨、钒、砷催化剂，与浓度为3?12g/l的氢氧化钠溶液，置于超声波反应器中进行一次碱浸脱砷反应，控制反应温度30?80°C，反应时间0.5?3h，通气量0.8?2.0m3/h，超声波功率300?900w ;反应过程中，加入3?5g/l的抑制剂EDTA及3?5g/l的碳酸氢铵，反应结束后进行液固分离，固相的催化剂待进一步处理，液相经Ca(OH)J^砷处理后，所得溶液回用于一次碱浸工序，所得固相为CaW04、Ca (VO3)2, Ca3 (AsO4) 2直接堆置； ⑵、将步骤⑴获得的催化剂进行二次碱浸，过程中补入I?3g/l的氢氧化钠溶液和I?3g/l的抑制剂EDTA及I?3g/l的碳酸氢铵，同样在超声波反应器中进行，控制反应温度30?80°C，反应时间0.5?3h，通气量0.8?2.0m3A,超声波功率300?900w ;反应结束后，得到的液相返回到一次碱浸工序中，用于新催化剂的浸出；得到的催化剂进行下一步洗涤处理； ⑶、将步骤⑵中经过二次碱浸脱砷处理后的催化剂置于超声波反应器中进行水洗，控制反应温度25?70 °C，反应时间0.5?1.5h，通气量0.8?2.0m3/h，超声波功率100?600w;反应结束后，所得溶液返回到二次碱浸工序中，所得催化剂干燥处理，获得的脱砷后催化剂中As2O3含量< 0.15%，砷脱除率达95%以上，WO 3、V2O5损失率均< 30%。
2.根据权利要求1所述的含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，其特征在于:所述超声波反应器中，碱浸反应温度为50?70°C，反应时间I?2h，通气量1.2m3/h，超声波功率500?700wo
3.根据权利要求1所述的含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，其特征在于:所述超声波水洗，温度为25?35°C，反应时间0.5?lh，通气量1.2?1.5m3/h,超声波功率300?500w。
4.根据权利要求1所述的含钨、钒、砷催化剂脱砷的方法，其特征在于:所加入的抑制剂EDTA及碳酸氢铵分别为3g/l、4g/l。
【文档编号】B01J23/30GK104492421SQ201410731940
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月6日 优先权日:2014年12月6日
【发明者】谢刚, 徐庆鑫, 和晓才, 李怀仁, 魏可, 徐亚飞, 李永刚, 崔涛, 袁野, 徐俊毅, 姚云, 柯浪 申请人:昆明冶金研究院