一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法與流程
2023-05-28 18:59:16 1
本發明涉及大氣汙染治理領域，具體的涉及一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法。
背景技術：
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燃煤電廠在生產過程中產生大量的粉塵、SOx、NOx和有害金屬元素等。目前，我國對於燃燒產生的NOx控制方法主要有燃燒前控制、燃燒中控制和燃燒後控制三類。燃燒前控制是指選用低氮燃料，但成本很高，工程應用較少。燃燒中控制是指改進燃燒方式和生產工藝，採用低NOx燃燒技術，降低爐內NOx生成量，該方法費用較低，但由於爐內低氮燃燒技術的局限性，使得NOx的控制效果不能令人滿意。燃燒後控制是指在煙道尾部加裝脫硝裝置，將煙氣中的NOx轉變為無害的N2或有用的肥料。由於煙氣脫硝的NOx脫除率高，運行簡單，因此，探求技術上先進，經濟上合理的煙氣脫硝技術將成為我國控制NOx排放工作的重點。
煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原法(SCR)、非選擇性催化還原法(NSCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、臭氧氧化吸收法、活性炭聯合脫硫、脫硝法等。由於SCR法脫硝效率高達90％以上，運行可靠,是目前國內外應用最多且最為成熟的煙氣脫硝技術之一。而對於SCR脫硝法，SCR催化劑的選擇對於脫硝效率具有很大的影響。
V2O5-WO3-TiO2-SiO2是一種有效的SCR催化劑，其是以銳鈦礦型TiO2為載體，V2O5為活性成分，WO3為助催劑的催化劑。銳鈦礦型TiO2比表面積大非常有利於活性成分的負載；TiO2本身屬於弱酸性或無酸性負載，具有豐富的L酸性中心；TiO2作為載體的催化劑具有一定的抗硫性。鈦礦型TiO2，表面負載V2O5是催化劑的活性成分，呈弱酸性，能提供大量B酸和L酸中心，非常有利於NH3的吸附與活化；此外，V2O5與TiO2親和性好，被負載後能均勻的分散在催化劑的表面，催化能力會得到一定程度的提升。WO3則是摻雜在催化劑中作助催劑，可強化催化劑的催化反應活性，抗硫性和熱穩定性。其用煙氣脫硝工藝中可有效提高脫硝效率，節約了成本，但是脫硝後處理中釩、鎢、鈦的高產率回收是一個比較難以解決的問題。
技術實現要素：
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為解決上述技術問題，本發明提供了低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，該方法脫硝效率高，鎢、釩、鈦等有價金屬回收率高，成本低。
為了更好的解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為200-400目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內反應，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金。
作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣反應的溫度為260-420℃。
作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，氨氣-空氣混合氣中氨氣與煙氣中氮氧化物的摩爾比為(1-2)：1。
作為上述技術方案的優選，步驟(5)中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：(35-45)：(34-50)。
作為上述技術方案的優選，步驟(5)中，所述廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 80-85％，V2O5 1-5％，WO3 5-10％，SiO2 2-5％。
作為上述技術方案的優選，步驟(6)中，電弧爐內反應的條件為：1520-1580℃下反應30-60min。
作為上述技術方案的優選，步驟(6)中，所述鈦鋁基金屬間多元合金的成分為：Ti(25-49)Al(0-1)V(0-3)W(0-2)Si。
本發明具有以下有益效果：
本發明採用V2O5-WO3-TiO2-SiO2作為SCR催化劑，併合理控制脫硝工藝條件，大大提高了脫硝效率，且脫硝完成後，對脫硝後的催化劑進行鈦釩鎢有價金屬進行回收，回收率高達88％以上，且過程簡單，對設備要求低，工藝流程短，成本低。
具體實施方式：
為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
實施例1
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2，；氨氣-空氣混合氣中的氨氣與氮氧化物的摩爾比為1：1；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為200目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料，其中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：35：42，廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 82.14％，V2O5 1.5％，WO3 4.05％，SiO2 3.25％；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內1580℃下反應60min，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金，其成分為：Ti(25.20)Al(0.63)V(2.42)W(1.85)Si。
實施例2
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2，；氨氣-空氣混合氣中的氨氣與氮氧化物的摩爾比為1：1；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為400目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料，其中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：45：40，廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 83.36％，V2O5 1.10％，WO3 5.3％，SiO2 4.16％；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內1560℃下反應45min，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金，其成分為：Ti(39.26)Al(0.47)V(0.27)W(1.76)Si。
實施例3
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2，；氨氣-空氣混合氣中的氨氣與氮氧化物的摩爾比為2：1；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為300目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料，其中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：40：45，廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 83.36％，V2O5 1.10％，WO3 6％，SiO2 4.16％；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內1580℃下反應30min，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金，其成分為：Ti(43.5)Al(0.572)V(0.3)W(1.98)Si。
實施例4
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2，；氨氣-空氣混合氣中的氨氣與氮氧化物的摩爾比為2：1；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為200-400目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料，其中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：40：45，廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 83.36％，V2O5 1.10％，WO3 5.3％，SiO2 4.16％；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內1570℃下反應50min，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金，其成分為：Ti(47.6)Al(0.69)V(2.33)W(1.2)Si。
實施例5
一種低溫煙氣SCR脫硝並綜合回收鎢、釩、鈦的方法，包括以下步驟：
(1)將焦爐煙氣通入袋式除塵器進行除塵；
(2)將液氨儲槽內的液氨送至蒸發槽，在蒸發槽內將液氨蒸發成氨氣後，送入氨氣稀釋罐，用空氣稀釋所述氨氣稀釋罐內的氨氣形成氨氣-空氣混合氣；
(3)將上述除塵後的煙氣和氨氣-空氣混合氣分別通入到脫硝反應器中，對脫硝反應器中的SCR催化劑進行加熱處理，煙氣中的NOx與氨氣-空氣混合氣在SCR催化劑的催化下反應，生成的氮氣和水蒸汽隨脫硝煙氣排出脫硝反應器；其中，所述SCR催化劑為V2O5-WO3-TiO2-SiO2，；氨氣-空氣混合氣中的氨氣與氮氧化物的摩爾比為(1-2)：1；
(4)將脫硝反應器中的廢SCR催化劑取出，冷卻至室溫，粉碎研磨得到粒度為200目的粉狀原料；
(5)將得到的廢SCR催化劑粉體與粒度為200-400目的鋁粉、氧化鈣粉混合均勻，得到混合原料，其中，廢SCR催化劑粉體、鋁粉、氧化鈣粉的質量比為50：42：45，廢SCR催化劑粉體的成分為：TiO2 83.36％，V2O5 1.10％，WO3 6％，SiO2 4.16％；
(6)將步驟(5)製得的混合原料在電弧爐內1580℃下反應50min，反應結束後出爐冷卻至室溫，拔渣，得到鈦鋁基金屬間多元合金，其成分為：Ti(44.6)Al(0.58)V(0.3)W(1.76)Si。