一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法_2

文档序号:9360781阅读:来源:国知局
续加入 氨水和表面活性剂得到的,该碱性清洗液的pH值为9. 0~12. 0,浸渍清洗的温度为40~ 90°C,清洗时间为30~IOOmin。
[0022] 更进一步地,所述的表面活性剂选用吐温20,且碱性清洗液中吐温20的质量百分 比浓度为0. 1 %~2.0%。
[0023] 更进一步地,步骤(4)中的酸性清洗液选用摩尔浓度为0. 0001~0.0 lmol/L的乙 二酸溶液,清洗温度为40~80°C,清洗时间为20~60min。
[0024] 更进一步地,所述的乙二酸溶液中还含有表面活性剂和抗氧化剂。
[0025] 更进一步地,乙二酸溶液中的表面活性剂选用吐温20,抗氧化剂选用L-抗坏血 酸,且溶液中吐温20和L-抗坏血酸的质量百分比浓度分别为0. 1 %~2. 0 %、0. 05~ 2· 0%〇
[0026] 更进一步地,步骤(5)中干燥处理的温度为100~120°C,干燥时间为2~4h。
[0027] 3.有益效果
[0028] 采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下显著效果:
[0029] (1)本发明的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,首先采用 0. 001~0. lmol/L的NH4F溶液对失活SCR脱硝催化剂进行清洗,NH4F能够与SiO2反应生 成水溶性的氟硅酸铵,从而可以有效去除催化剂表面沉积的SiO 2,使催化剂表面被堵塞的 微孔重新曝露,有利于后续再生步骤中失活催化剂表面的As、P和碱金属等其它有害物质 的去除,且可以避免清洗时发生腐蚀及催化剂表面微孔重新被堵塞。此外,NH 4F与SiO2K 应生成的順3能够缓冲再生溶液的pH值,使活性组分的溶出受到抑制。
[0030] (2)本发明的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,将去除了沉积 SiO2后的催化剂置于碱性清洗液中进行清洗,可以进一步清除引起催化剂中毒的As和P, 由于该碱性清洗液是通过向NH 4F溶液中加入氨水得到的,可以避免清洗时引入导致催化剂 中毒的碱金属Na+、K+,使失活SCR脱销催化剂的活性恢复程度得到有效保证。
[0031] (3)本发明的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,将经碱洗脱除 了 As和P后的催化剂置于乙二酸溶液中进行清洗,可以有效去除失活催化剂表面附着的 碱金属。发明人通过大量的实验研究意外发现,当乙二酸溶液的摩尔浓度降至〇. 0001~ 0.0 lmol/L时,不但可以有效去除失活SCR脱硝催化剂表面的碱金属,还可以避免采用现有 技术中的酸洗液去除碱金属时易发生再生催化剂活性组分的大量溶出及再生催化剂机械 强度和选择性的大幅度下降。
[0032] (4)本发明的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,通过将失活SCR 脱硝催化剂依次采用第一清洗液、碱性清洗液和酸性清洗液进行清洗,并对各清洗液的 种类、浓度及清洗工艺参数进行优化控制,不需进行活性组分的重新负载,即可以实现对 Si02、As、P和碱金属等多种有害物质共同作用下的失活催化剂进行有效再生,失活催化剂 的活性恢复程度较高,其活性水平可恢复至新催化剂的90%以上,且催化剂活性组分的溶 出率较低,不会引起催化剂机械强度和脱硝选择性的降低,再生过程中对环境的污染较小。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法的工艺流程图;
[0034] 图2为本发明实施例1中的再生催化剂与新催化剂、失活催化剂的NH3-IR测试结 果对比图。
【具体实施方式】
[0035] 为进一步了解本发明的内容,现结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0036] 实施例1
[0037] 一、失活SCR脱硝催化剂的再生处理
[0038] 本实施例的一种失活选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,其工艺流程如图1 所示,该再生方法的具体步骤为:
[0039] (1)取一根国内某燃煤锅炉配套建设脱硝装置中运行时间超过24000小 时的失活SCR脱硝催化剂(V2O5-WO3AiO2,壁厚:1. 1mm,节距:8. 2mm,催化剂尺寸: 150mmX 150mmX800mm),用清洁干燥的压缩空气吹扫失活SCR脱硝催化剂,以去除催化剂 表面沉积的飞灰,为后续的催化剂再生工艺做准备;其中,压缩空气的工作气压为0. 5MPa, 气体流量为〇. 5m3/s,吹扫时间为lOmin。
[0040] (2)将吹灰处理后的催化剂置于IOOL第一清洗液中,在室温25°C下进行超声辅 助清洗20min,以去除催化剂表面沉积的SiO 2,本实施例中的第一清洗液选用摩尔浓度为 0· Olmol/L的NH4F溶液,超声功率为200W。
[0041] 为了有效去除催化剂表面及微孔内引起中毒的As、P和碱金属等物质,催化剂再 生过程中首先要去除沉积在催化剂表面的SiO 2,使催化剂表面被堵塞的微孔曝露。本实施 例中首先使用NH4F溶液对失活催化剂进行清洗,并对NH 4F溶液的浓度进行优化控制,NH4F 属弱酸弱碱盐,其水溶液呈弱酸性,不会对催化剂金属框架产生腐蚀,且NH4F与SiO2发生反 应:Si0 2+6NH4F - (NH4)2SiF6+2H20+4NH 3丨,从而能够有效去除催化剂表面沉积的SiO2,使催 化剂表面被堵塞的微孔重新曝露,为催化剂表面及微孔中As、P和碱金属等其它有害物质 的去除提供了基础,且NH 4F与SiO2K应生成的氟硅酸铵为水溶性,不会对催化剂再次产生 影响。此外,NH/与 SiO2反应生成的NH 3能够缓冲溶液的pH值,抑制活性组分V的溶出,从 而进一步保证了对失活催化剂的再生效果。
[0042] (3)向步骤⑵中的NH4F溶液中添加氨水,调节溶液的pH值为10. 5,同时向溶液 中加入吐温20作为表面活性剂以得到碱性清洗液,该碱性清洗液中吐温20的质量百分比 浓度为0. 1%。将步骤(2)中去除了 SiO2的催化剂置于上述碱性清洗液中于60°C下进行 浸渍清洗30min,以去除引起催化剂中毒的As和P。
[0043] 通过将去除了 SiO2的催化剂接着采用本实施例中的碱性清洗液进行清洗,可以进 一步清除引起催化剂中毒的As和P,通过对该碱性清洗液的pH值及清洗工艺参数进行优化 控制,可以确保As和P的彻底清除。上述碱性清洗液中含有质量百分比浓度为0. 1 %的吐 温20作为表面活性剂,吐温20属非离子表面活性剂,稳定性较高,不易受酸、碱和电解质的 影响,能够降低溶液的表面张力,促使再生液进入催化剂微孔,从而提高了对失活催化剂微 孔内As、P的去除率。
[0044] (4)将步骤(3)中清洗后的催化剂置于100L酸性清洗液中,同时加入吐温20 和L-抗坏血酸分别作为表面活性剂和抗氧化剂,控制溶液中吐温20的质量百分比浓度 为0. 1%,L-抗坏血酸的质量百分比浓度为0. 1%,在60°C温度下对催化剂进行浸渍清 洗30min,以去除引起催化剂中毒的碱金属,本实施例中的酸性清洗液选用摩尔浓度为 0.0 Olmol/L的乙二酸溶液。乙二酸属有机酸弱酸,且在本实施例中的使用浓度较低,从而可 以使催化剂在获得较高活性恢复程度的基础上具有较低的活性组分溶出率,使催化剂的再 生效果得到有效保证,因而无需对再生后的催化剂重新补充活性组分,缩短了再生工艺流 程。此外,乙二酸与稀硫酸等常用酸洗液相比,在相同的pH范围内能够大幅度减少铁离子 的溶出,大大抑制了再生催化剂选择性的下降。且乙二酸在温度高于160°C时即开始分解为 0) 2和H20,不会在催化剂表面形成残留,因而不需要对乙二酸清洗后的催化剂进行水洗,进 一步缩短了再生工艺流程。
[0045] 值得说明的是,现有技术中采用硫酸、盐酸和硝酸等来清除失活SCR脱硝催化剂 表面的碱金属时,均不可避免地会造成催化剂活性组分的大量溶出及催化剂机械强度和选 择性的大幅降低,申请人经大量实验研究,不断选择不同的酸洗液对碱金属中毒催化剂进 行再生处理,结果均不理想,如何减少酸洗过程中催化剂活性组分的溶出及机械强度的降 低成了困扰发明人最大的问题。关于采用乙二酸溶液对碱金属中毒脱硝催化剂进行再生处 理的报告也已有相关公开。如,专利号为US 7501106 B2的美国专利提到采用质量百分比浓 度为0.5%~25% (进一步优选乙二酸浓度为4%~20%)的乙二酸溶液对碱金属中毒脱 硝催化剂进行再生,将该专利中乙二酸的质量百分比浓度换算成摩尔浓度约为〇. 〇56mol/ L~3. 704mol/L (进一步优选乙二酸浓度为0· 463mol/L~2. 778mol/L)。发明人最初采用 上述美国专利US 7501106 B2中的乙二酸溶液对碱金属中毒脱硝催化剂进行再生试验,具 体过程如下:结合失活燃煤烟气SCR脱硝催化剂成分特点,以硫酸钾为中毒前驱体,采用浸 渍法制备了 K负载量为2%的碱金属中毒催化剂,活性测试结果表明,在250°C~400°C的温 度范围内,K中毒催化剂的脱硝活性较新催化剂低约34. 7%~11. 5%。基于上述美国专利 报道的结果,发明人首先采用摩尔浓度为2. 7mol/L的乙二酸溶液对碱金属中毒催化剂进 行再生,再生温度和再生时间分别为60°C和30min,结果表明再生催化剂的活性较中毒催 化剂的活性反而更低,催化剂再生后的再生溶液变得浑浊,发明人推测是再生过程中将碱 金属清洗下来的同时也造成了活性组分的大量溶出。发明人不断降低乙二酸溶液的浓度直 至0· 5mol/L,结果发现采用摩尔浓度为0· 056mol/L~3. 704mol/L的乙二酸溶液对碱金属 中毒催化剂进行再生处理时催化剂活性组分的溶出量均较高。
[0046] 在以上实验基础上,发明人继续尝试逐渐降低乙二酸的浓度至0. lmol/L,其再生 催化剂的活性仍然低于碱金属中毒催化剂的脱硝活性,表明催化剂活性组分的溶出仍较 严重。因此,发明人对于能否利用乙二酸溶液来再生碱金属中毒催化剂开始产生了怀疑, 但当发明人继续以更低浓度的乙二酸再生碱金属中
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