板式脱硝催化剂的再生研究

板式脱硝催化剂的再生研究

张楠

大唐环境产业集团股份有限公司，北京 100097

摘要：介绍了水处理、热回收和热回收再生、酸再生和二氧化碳回收作为烟气净化、SCR和热氧化再生催化剂的发展，分析了SCR催化剂流失的主要原因，需要一种或多种合适的再生方法来改善或减少催化剂的损失。

关键词：烟气脱硝；选择性催化还原；催化剂再生；

1. 前言

大气污染物中主要是氧化物，燃煤电厂是氨氧化物的重要来源之一，SCR是最有效的排放源。随着我国环保政策的加强，SCR脱气技术已逐步在我国得到应用。

2、研究背景

催化剂是SCR烟气消毒技术的核心。SCR系统的性能直接影响TiO2失活的整体效果，当活性达到总成本时，必须更换催化剂。根据SCR系统的要求，SCR催化剂的更换成本约占总成本的50%，可以改进或回收，因此，SCR催化剂的回收对于降低SCR的交易成本，提高SCR的经济效益具有重要意义。

3、催化剂失活机理

催化剂损失的主要原因是催化剂堵塞、机械腐蚀、涂层、热烧结和中毒，进入SCR反应器后，当烟气积聚到一定程度时，进入催化剂表面堵塞催化剂通道，在催化剂表面形成低孔隙率，催化剂在氨和氧表面形成，随着平均粒径的增大，孔径相对表面积减小，孔径增大；当烟气温度超过500℃, 形成锐利的二氧化钛，催化剂表面单一钒的浓度降低催化剂的效率。

4、平板式脱硝催化剂的物理性能及试验方法

板式脱硫催化剂的物理性能主要包括不锈钢网中活性组分的结合强度、耐磨性，其中最重要的两个物理性能是结合强度和耐磨性。

4.1黏附强度

由于片状脱硫催化剂在一定条件下的制备过程是将复合材料涂敷在不锈钢丝网基体上，活性材料与不锈钢丝网基体的结合能力直接影响催化剂的性能。粘结强度越高，活性物质与不锈钢网的粘附力越强，脱落的可能性越小。在弯曲试验中测定了催化剂的结合强度，计算了剥离速度。

4.2耐磨性

脱硝催化剂位于省煤器和空气预热器之间。由于烟气含尘时间长，催化剂易堵塞、磨损和中毒。粉尘磨损虽然能促进催化剂表面的更新，保持催化剂的活性，但过度磨损会导致催化剂表面活性组分的过度流失，降低活性组分的使用寿命，磨损会部分削弱催化剂，导致催化剂断裂，甚至SCR反应器下游的设备也因为平板催化剂采用不锈钢网作为原料而受损，甚至表面活性剂的损失也维持了结构的完整性。另外，由于金属丝网的阻挡和支撑，粉尘不能像蜂窝状催化剂那样长时间处理，因此，板式催化剂在高粉尘、高烟条件下具有良好的耐磨性。用Taber磨损试验机测试了板式催化剂的耐磨性

4.3比表面积、孔径、孔径及孔径分布

催化剂的微观几何面积、孔径、孔径和孔径分布主要影响催化剂的化学性能，是催化剂设计的关键参数，直接决定着活性物质的分散性和催化剂的反应活性。主要的测试方法有表面测试仪和水银压力表。

5、SCR催化剂的净化与再生

5.1 SCR催化剂去污

5.1.1催化剂烧结

如果烟气温度超过450℃, 晶体结构的改变导致颗粒尺寸指数增大，催化剂的比表面积和微孔较小，烧结过程中脱硫效率急剧下降，但烧结损失是不可逆的。再生不能恢复催化剂的活性

5.1.2催化剂堵塞

由于催化剂中含有五氧化二钒，SO3与NH和H2O反应生成硫酸铵和硫酸铵，催化剂的微孔会堵塞催化剂的孔隙。烟气中颗粒含量高的灰分被转移到催化剂表面的微孔催化剂中。通道堵塞是催化剂堵塞的另一种形式，在煤燃烧过程中，气体中含有的粗粉尘颗粒堆积在催化剂表面，表面会有较多的粉尘，造成通道堵塞。

5.1.3催化剂磨损

电厂除尘设备安装前，烟气中会有大量的粉尘颗粒。这些颗粒的高速碰撞会导致催化剂的磨损，机械强度、烟气消耗量、颗粒浓度、颗粒来源和冲击角都会影响冲击催化剂的磨损程度

5.2纯化水

水洗净化再生工艺：首先用压缩空气对惰性SCR催化剂进行清洗，去除催化剂表面不可靠的灰尘，然后将催化剂表面的溶液和沉淀物颗粒用去离子水清洗溶解，最后用压缩空气进行通风。

清洗再生通常被认为是催化剂再生前的预处理阶段，结果表明，SCR催化剂在净化再生过程中受到CO的影响，在350-450范围内，催化剂的脱氮活性从30%提高到70%，达到温度的50%，催化剂的孔结构稳定，经洗涤后其孔结构和机械强度无明显变化。结果表明，在水洗再生过程中，沉淀在催化剂表面的硫含量被溶解，活性组分V转化为可溶性VOSO并被脱除。洗涤能有效去除催化剂表面的钾、硫、钒、钨等活性物质。水处理不能使催化剂再生，因为水处理能去除催化剂表面的大量硫，研究了水洗再生对碱金属中毒的影响及其机理。结果表明，水洗再生不能提高催化剂的活性，这可能是由于催化剂的提纯造成的，经过提纯后，催化剂的活性明显恢复。300以内℃, 脱硝率由70%提高到85%～95%，脱硝率由400%提高到400%。

结果表明，SCR催化剂的再生可以提高去离子水的净化效率，催化剂可以去除大部分有毒物质，如硫、钙等。

5.3热回收

废催化剂在一定温度下处理或以一定速度加热，在惰性气体气氛中停留一定时间，然后在惰性气体的保护下冷却，使催化剂恢复活性，吸附在催化剂表面，表面积聚的铵盐被NH₄和SO₂去除。

5.4热回收

热回收和还原过程与热回收过程相似，催化剂的再生可通过还原硫酸盐气体与金属的反应或去除催化剂表面的部分金属来实现，甲烷和氢气在280℃以上在线再生。 该方法可用于CaSO4中，然后用鼓风机除去催化剂，达到催化剂再生的目的

5.5 SO2氧化热再生

SO2氧化热回收过程与热回收过程相似，催化剂在一定温度下再生。SO2酸的热处理主要是通过提高表面酸的活性来完成的，这种方法只适用于毒性较小的催化剂的再生。

5.6酸处理再生

酸处理催化剂的再生是从一定浓度的酸溶液中提取有毒催化剂，去除碱性毒物，酸洗不仅去除催化剂表面的有毒物质和孔隙，还可以提取催化剂表面的活性中心，防止活性物质的浸出和纳米粒子与催化剂的团聚，结果表明，金属氧化物中毒后，催化剂可以用于再生，再生效果良好，催化剂的微观结构得到恢复，机械强度得到提高。通过硫酸再生将San注入催化剂表面，结果表明，通过增加活性酸在催化剂表面的位置，催化剂的再生效果优于纯水。

5.7酸碱混合物再生

对于非金属氧化物，碱处理可以去除磷等有毒物质，在催化剂上，采用砷化技术——在碱性溶液中浸渍有毒催化剂浓缩去除磷和砷等有毒物质，然后用去离子水去除酸溶液中的碱金属毒物，恢复催化剂表面的酸性位置；最后，将催化剂洗涤至几乎中性并在去离子水中干燥

5.8活性盐水的活化与再生

活性组分的损失也会降低催化剂的活性。因此，在催化剂再生过程中，需要补充非活性组分，并将预净化组分浸泡在活性盐溶液中。催化剂的活性组分和微孔结构用于催化剂再生。

5.9复合再生

电厂SCR系统的实际运行取决于一系列因素，经过一段时间后，催化剂的活性组分大量流失，简单的清洗和酸洗催化剂的再生效果可能不明显。因此，多种方法的联合再生应视为活性催化剂的再生。充分考虑各种催化剂的特点，结合不同的再生技术，实现无生命催化剂的目标再生。

采用多种检测方法分析了活性催化剂流失的原因，联合再生通常包括灰净化、净化浸出、排水、干燥和煅烧。

6、结束语

SCR催化剂的再生主要包括纯化水、热量回收、热量和酸的再生、活性盐的活化和催化剂的再生，在分析催化剂失活的主要原因的基础上，往往需要选择一种或多种合适的SCR催化剂再生方法，SCR催化剂的结构和应用可以改善或修复催化剂的损耗。

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