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CN107159318A - 一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法 - Google Patents

一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于环境保护科学与技术中的氮氧化物控制领域，具体涉及应用于钙中毒SCR脱硝催化剂的再生利用领域，为一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法；本发明以中性的聚醚类表面活性剂为再生除钙试剂，得到钙去除率高、活性组分流失率低、脱硝活性恢复优异的中毒催化剂再生方法；其中聚醚类表面活性剂的含量在0.1‑1wt％的区间；通过本发明再生，可以省略传统再生工艺的活性植入步骤，并减少设备及催化剂腐蚀，能够高效再生脱硝催化剂。

Description

一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及氮氧化物控制，特别涉及一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法。
背景技术
由燃煤电站、工业窑炉等排放的氮氧化物(NOx)是造成区域环境恶化的主要污染物之一，也是造成酸雨、光化学烟雾的重要前体物。选择性催化还原(SCR)是固定源烟气脱硝的最高效技术，被国内外燃煤电厂广泛采用。“十二五”期间，我国全面开展NOx减排工程，国内己运行和新建的所有火电机组全部配套脱硝装置，主要使用中高温SCR催化剂，大多为高粉尘布置工艺。这也导致SCR催化剂在高效脱硝的同时，容易因为烟气飞灰而造成中毒。一般SCR催化剂设计寿命为3-5年，使用劣质煤会大大降低催化剂使用寿命，我国在2018年后将稳定产生大量的失活催化剂。2014年《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》(环办函2014[990]号)将钒钛系催化剂列为危险废物，如果将废旧催化剂直接填埋将造成资源浪费与环境污染。催化剂再生可以恢复催化剂活性实现资源的循环利用，已经成为最佳的废催化剂处理方式。
我国的煤中钙元素含量高，飞灰中的钙元素与硫酸根结合产生的CaSO4沉积在催化剂孔道内造成催化剂钙中毒。因为CaSO4溶解性低难以去除，目前针对钙中毒废旧催化剂主要使用稀硫酸清洗再生，但该方法会造成大量的活性成分钒、钨的流失，增加了活性物质负载工艺，并且乳化剂、分散剂的使用会增加清洗液的复杂程度和使用成本，因此开发针对钙中毒废旧催化剂的新型高效的再生方法，定向去除中毒元素钙，精简催化剂再生液配方，以延长催化剂使用寿命，降低再生成本，是十分必要的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液及再生方法，可以广泛应用于钙致失活等碱土金属致失活的脱硝催化剂，定向去除中毒元素钙，并通过简单、高效再生液清洗延长催化剂使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液，有效成分为聚醚类表面活性剂，聚醚类表面活性剂为JFC-E、NP-10、EL-60、AEO9的一种或几种的混合物。
所述聚醚类表面活性剂的浓度为0.1-1wt％，清洗液的其它成分为去离子水。
本发明基于所述中性络合清洗液的钙中毒脱硝催化剂再生方法，包括如下步骤：
步骤一：清除中毒脱硝催化剂表面和孔道内部残留的杂质，常温干燥后待用；
步骤二：将干燥后的中毒脱硝催化剂，置于所述中性络合清洗液中超声清洗30min-2h，随后静置1-24h；
步骤三：将静置后催化剂取出，清洗、晾干、干燥、煅烧，得到再生催化剂。
所述步骤二中，超声清洗过程固液比为1:10-1:100，超声清洗时间为0.5-2h，超声清洗温度为20℃。
所述步骤三中，以去离子水清洗，晾干至水含量低于15-30％后，于80-160℃干燥12-72h，再以1-10℃/min升温至500-700℃，在空气气氛下煅烧4-24h后得到再生催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的再生液配方简单，操作易行，精简了传统清洗液配方，降低了清洗成本。
2.本发明钙去除率高，特别适合于高钙中毒的脱硝催化剂再生后重新利用。
3.本发明的配方可以在大量的钙去除的同时，保留大部分的五氧化二钒、三氧化钨等活性组分，甚至可以省略常规再生技术的后期的活性植入步骤。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例中使用的催化剂为实验室制备，其中V2O5质量为1％，WO3质量为9％，CaO质量为4％，其余为TiO2。
实施例一
一种用于钙中毒脱硝催化剂的高效络合再生方法
步骤一：将截面为150×150mm，孔数为18×18，长度800mm的失活催化剂，利用压缩空气清灰。
步骤二：将500g的NP-10溶于100L去离子水中，配置成质量分数0.5％的NP-10溶液待用。将步骤一所得到的干燥失活催化剂，置于该溶液中超声30min，随后静置3h，取出沥干。
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，利用去离子水清洗3-4次，洗净的催化剂晾干至水含量低于20％后于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以2℃/min升温至500℃在空气气氛下煅烧4小时后得到再生催化剂。
实施例二
一种用于钙中毒脱硝催化剂的高效络合再生方法
步骤一：将截面为150×150mm，孔数为18×18，长度800mm的失活催化剂，利用压缩空气清灰。
步骤二：将100g的EL-60溶于100L去离子水中，配置成质量分数0.1％的EL-60溶液待用。将步骤一所得到的干燥失活催化剂，置于该溶液中超声60min，随后静置3h，取出沥干。
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，利用去离子水清洗3-4次，洗净的催化剂晾干至水含量低于15％后于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以5℃/min升温至550℃在空气气氛下煅烧4小时后得到再生催化剂。
实施例三
一种用于钙中毒脱硝催化剂的高效络合再生方法
步骤一：将截面为150×150mm，孔数为18×18，长度800mm的失活催化剂，利用压缩空气清灰。
步骤二：将1000g的AEO9溶于100L去离子水中，配置成质量分数1％的AEO9溶液待用。将步骤一所得到的干燥失活催化剂，置于该溶液中超声30min，随后静置3h，取出沥干。
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，利用去离子水清洗3-4次，洗净的催化剂晾干至水含量低于30％后于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以2℃/min升温至550℃在空气气氛下煅烧6小时后得到再生催化剂。
使用实施例1-3的再生催化剂和失效催化剂脱硝效率进行对比，并利用ICP-OES测试Ca去除率、V2O5流失率和WO3流失率。
催化剂脱硝率、Ca去除率、V2O5流失率和WO3流失率按如下公式计算：
脱硝效率η＝([NOX]in-[NOX]out)/[NOX]in×100％
Ca去除率c＝([CaO]poisoned-[CaO]regenerated)/[CaO]poisoned×100％
V2O5流失率v＝([V2O5]poisoned-[V2O5]regenerated)/[V2O5]poisoned×100％
WO3流失率w＝([WO3]poisoned-[WO3]regenerated)/[WO3]poisoned×100％
其中：[NOX]in为反应前反应器进口的NOx浓度(ppm)，[NOX]out为反应后出口气体中NOx的浓度(ppm)。测试条件为：温度350℃、常压、反应空速60000h-1，催化剂取0.2g，烟气浓度为500ppm NH3，500ppm NO，3％O2；[CaO]poisoned为中毒催化剂钙百分含量(以CaO计)，[CaO]regenerated为再生催化剂钙百分含量(以CaO计)；[V2O5]poisoned为中毒催化剂氧化钒百分含量，[V2O5]regenerated为再生催化剂的氧化钒百分含量；[WO3]poisoned为中毒催化剂氧化钨百分含量，[WO3]regenerated为再生催化剂的氧化钨百分含量。
下表总结了上述实施例的实验结果。
实施例 脱硝效率(％) Ca去除率(％) V2O5流失率(％) WO3流失率(％)
1 90.1 88.1 11.8 1.1
2 75.0 76.5 2.1 2.8
3 69.6 87.2 1.6 0.5

Claims (5)

1.一种用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液，其特征在于，有效成分为聚醚类表面活性剂，聚醚类表面活性剂为JFC-E、NP-10、EL-60、AEO9的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述用于钙中毒脱硝催化剂的中性络合清洗液，其特征在于，所述聚醚类表面活性剂的浓度为0.1-1wt％，清洗液的其它成分为去离子水。
3.基于权利要求1所述中性络合清洗液的钙中毒脱硝催化剂再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：清除中毒脱硝催化剂表面和孔道内部残留的杂质，常温干燥后待用；
步骤二：将干燥后的中毒脱硝催化剂，置于所述中性络合清洗液中超声清洗30min-2h，随后静置1-24h；
步骤三：将静置后催化剂取出，清洗、晾干、干燥、煅烧，得到再生催化剂。
4.根据权利要求3所述再生方法，其特征在于，所述步骤二中，超声清洗过程固液比为1:10-1:100，超声清洗时间为0.5-2h，超声清洗温度为20℃。
5.根据权利要求3所述再生方法，其特征在于，所述步骤三中，以去离子水清洗，晾干至水含量低于15-30％后，于80-160℃干燥12-72h，再以1-10℃/min升温至500-700℃，在空气气氛下煅烧4-24h后得到再生催化剂。
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