一種正負壓交替變化再生失活SCR催化劑的方法與流程
2024-04-07 21:36:05
技術領域
本發明涉及一種正負壓交替變化再生失活SCR催化劑的方法，具體是通過吹掃、正負壓交替變化鹼洗、正負壓交替變化酸洗、水洗、正負壓交替變化活性組分添加、煅燒等步驟，對失活SCR脫硝催化劑進行活性再生。本發明屬於脫硝催化劑技術領域。
背景技術：
選擇性催化還原（SCR）脫硝是去除氮氧化物最有效的技術，催化劑的性能在很大程度上決定著反應最終的脫硝效率。但是它通常布置在鍋爐省煤器之後空氣預熱器之前，催化劑易堵塞、中毒，嚴重影響其壽命和經濟性。由於容易堵塞和中毒，SCR催化劑在實際使用過程中活性會逐漸下降，當其活性下降至不能滿足SCR系統整體脫硝性能的要求時，就需要更換催化劑。SCR脫硝催化劑的頻繁更換，不但造成燃煤電廠鍋爐煙氣脫硝系統運營成本較高，還增加了失活脫硝催化劑處置的問題。將失活SCR脫硝催化劑施以物理、化學方法處理，恢復其脫硝活性，重新回用至脫硝系統，即對脫硝催化劑進行再生，是延緩催化劑使用壽命及降低煙氣脫硝成本的有效手段。
常規再生方法中由於清洗液或活性組分不易到達催化劑孔道，導致再生不徹底，再生時間長等問題，所以需要進一步開發SCR催化劑再生技術。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種正負壓交替變化再生失活SCR催化劑的方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案實現：
一種正負壓交替變化再生失活SCR催化劑的方法，包括如下步驟：
（1）在壓縮空氣的壓力為0.6~0.8MPa條件下，對失活SCR催化劑進行吹掃10~60min；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，用氫氧化鈉溶液進行鹼洗，鹼洗是在正負壓交替變化的條件下進行的，正負壓壓強在-0.1~0.1MPa範圍內，交替周期為0~15min，鹼洗時間為10~30min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，用硫酸溶液進行酸洗，酸洗是在正負壓交替變化的條件下進行的，正負壓壓強在-0.1~0.1MPa範圍內，交替周期為0~15min，酸洗時間為10~30min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑進行水洗，直至去離子水中離子濃度穩定；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，用偏鎢酸銨和偏釩酸銨的混合溶液進行活性組分添加，活性組分添加是在正負壓交替變化的條件下進行的，正負壓壓強在-0.1~0.1MPa範圍內，交替周期為0~15min，活性組分添加時間為30~90min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑置於高溫燒結爐中，350℃條件下煅燒3h。
所述步驟（2）中，氫氧化鈉溶液的濃度為0.2mol/L，該步驟用於去除催化劑上的酸性物質，如五氧化二磷、磷酸、磷酸鹽等。
所述步驟（3）中，硫酸的濃度為0.5mol/L。該步驟用於去除催化劑上的鹼性物質，如氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈣等。
所述步驟（5）中，混合溶液中包含濃度為5wt%偏鎢酸銨和1wt%偏釩酸銨。該步驟主要用於將釩和鎢活性組分添加到催化劑上。
現有的SCR煙氣脫硝催化劑再生技術不能很好地對催化劑進行再生，因為失活催化劑孔道被堵塞嚴重，常規再生方法中清洗液或活性組分不易到達催化劑孔道，為此本發明提供一種正負壓交替變化再生失活SCR催化劑的方法。
本發明的有益效果：
（1）正負壓交替變化可有效促使清洗液及活性組分與催化劑接觸，提高再生效果。
（2）清洗及活性組分添加過程中正負壓的交替變化進行不僅可將催化劑孔道內有些薄膜破壞或將沉積的有毒物質鬆動，還可以加速清洗液及活性組分到達催化劑孔道，既達到了再生徹底，又節省了再生時間。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明的保護範圍不限於此。
實施例1
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±10KPa，交替頻率為5min，鹼洗時間為10min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±10KPa，交替頻率為5min，酸洗時間為10min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±10KPa，交替頻率為5min，活性組分添加時間為30min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例1得到的再生催化劑和新鮮催化劑以及失活催化劑的相對活性進行比較試驗，試驗結果如下表：
從上表可見失活催化劑經過實施例1的操作步驟後催化劑的相對活性得到明顯提升，因為在正負壓交替條件下，催化劑上的某些薄膜更易被破壞，沉積的有毒物質更易被鬆動，進而清洗液和活性組分更易到達催化劑的孔道上，將催化劑孔道內結合的有毒物質更好地溶解出來，活性組分更好地添加到催化劑上，再生效果提高。
實施例2
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±30KPa，交替變化頻率為5min，鹼洗時間為10min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替操作，正負壓壓強為±30KPa，交替頻率為5min，酸洗時間為10min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±30KPa，交替頻率為5min，活性組分添加時間為30min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例2的催化劑和實施例1的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施例2的活性略高於實施例1的活性。
實施例3
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替操作，正負壓壓強為±50KPa，交替頻率為5min，鹼洗時間為10min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替操作，正負壓壓強為±50KPa，交替頻率為5min，酸洗時間為10min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±50KPa，交替頻率為5min，活性組分添加時間為30min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例3的催化劑和實施例2的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施3的活性略高於實施例2的活性。
實施例4
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替操作，正負壓壓強為±70KPa，交替頻率為5min，鹼洗時間為10min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，酸洗時間為10min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，活性組分添加時間為30min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例4的催化劑和實施例3的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施4的活性高於實施例3的活性。
實施例5
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±90KPa，交替變化頻率為5min，鹼洗時間為10min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±90KPa，交替變化頻率為5min，酸洗時間為10min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±90KPa，交替變化頻率為5min，活性組分添加時間為30min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例5的催化劑和實施例4的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施5的活性略低於實施例4的活性。
實施例6
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，鹼洗時間為20min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，酸洗時間為20min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，活性組分添加時間為60min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例6的催化劑和實施例4的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施6的活性明顯高於實施例4的活性。
實施例7
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，鹼洗時間為30min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，酸洗時間為30min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為5min，活性組分添加時間為90min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例7的催化劑和實施例6的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施7的活性相比實施例6略有下降。
實施例8
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為2.5min，鹼洗時間為20min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為2.5min，酸洗時間為20min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為2.5min，活性組分添加時間為60min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例6的催化劑和實施例4的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施8的活性與實施例6的活性相當。
實施例9
對某電廠失活SCR脫硝催化劑進行再生，將催化劑的標準試樣塊切割為高30mm的3孔×3孔長方體樣品，具體步驟如下：
（1）用0.8MPa，流量1.0m3/s乾燥壓縮空氣對失效的SCR脫硝催化劑吹掃1h；
（2）將經過步驟（1）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為7.5min，鹼洗時間為20min；
（3）將經過步驟（2）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為7.5min，酸洗時間為20min；
（4）將經過步驟（3）處理過的催化劑放入去離子水中水洗10min；
（5）將經過步驟（4）處理過的催化劑置於密閉容器內，對容器進行正負壓交替變化操作，正負壓壓強為±70KPa，交替變化頻率為7.5min，活性組分添加時間為60min；
（6）將經過步驟（5）處理過的催化劑放入KSL系列箱式高溫燒結爐中煅燒3h。
將實施例9的催化劑和實施例6的催化劑進行活性比較，具體數據見下表：
可見實施9的活性低於實施例6的活性。