SCR脫硝催化劑再生技術(shù)及工程應(yīng)用

　　摘要：本文系統(tǒng)綜述了脫硝催化劑的物理及化學(xué)中毒機(jī)制、再生方法及工藝，并結(jié)合安徽元琛環(huán)?？萍糞CR催化劑再生工程，詳細(xì)介紹了失活催化劑的再生工藝流程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，其再生催化劑的相對(duì)活性恢復(fù)到原來的 98%，SO2氧化率為2.3%，且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了新鮮催化劑的水平，對(duì)延長(zhǎng)催化劑使用壽命和制定廢棄催化劑再生工藝具有重要指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：脫硝催化劑;再生工藝;失活;

　　引言

　　環(huán)保部2014年8月正式發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》和《廢煙氣脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證審查指南》，將廢煙氣脫硝催化劑納入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理[1]。更換下來的廢催化劑若隨意堆存或不當(dāng)處置，將造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。廢催化劑的再生處理正是解決這些問題的最佳途徑，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　催化劑再生是指把失去活性具有再生價(jià)值的催化劑通過物理吹掃、水洗、微觀超聲波清洗和化學(xué)作用酸、堿洗去使催化劑中毒的堿金屬、積碳和積塵，最后經(jīng)過浸漬補(bǔ)充催化劑活性成分，干燥后能恢復(fù)催化劑脫硝效率85%以上[2]。

　　國(guó)內(nèi)SCR再生技術(shù)起步比較晚，本文結(jié)合SCR再生技術(shù)應(yīng)用案例，介紹其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)再生過程中遇到的問題進(jìn)行了深入分析，且有針對(duì)性地提出解決方案。

　　1 SCR再生技術(shù)

　　1.1催化劑失活機(jī)理

　　催化劑的失活可分為物理失活和化學(xué)失活，典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬、堿土金屬和As等引起的催化劑中毒，物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和堵塞而引起的催化劑活性破壞[3]。

　　1、堿金屬引起的催化劑中毒失活

　　飛灰中的可溶性堿金屬主要包括Na+與K+這兩種物質(zhì)，直接與催化劑活性顆粒反應(yīng)，使酸位中毒以降低其對(duì)NH3的吸附量和吸附活性，繼而降低催化劑活性[4]。 堿金屬元素被認(rèn)為是對(duì)催化劑毒性最大的一類元素，因此，堿金屬是對(duì)催化劑毒性最大的一類元素。隨著催化劑表面K2O含量的增加，NO轉(zhuǎn)化率急劇下降，當(dāng)K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時(shí)，催化劑活性幾乎完全喪失。

　　2、催化劑的積炭失活

　　催化劑使用過程中，因表面逐漸形成炭的沉積物而使催化劑活性下降的過程稱為積炭失活。隨著積炭量的增加，催化劑的比表面積、孔容、表面酸度及活性中心數(shù)均會(huì)相應(yīng)下降，積炭量達(dá)到一定程度后將導(dǎo)致催化劑的失活。積炭越快，催化劑的使用周期越短[5]。與催化劑中毒相比，引起催化劑積炭失活的積炭物量比毒物量要多得多，積炭在一定程度上有延緩催化劑中毒作用，但催化劑的中毒會(huì)加劇積炭的發(fā)生[6]。積炭的同時(shí)往往伴隨金屬硫化物及金屬雜質(zhì)的沉積，單純金屬硫化物或金屬雜質(zhì)在催化劑表面的沉積也與單純的積炭一樣，會(huì)因覆蓋催化劑表面活性位或限制反應(yīng)物的擴(kuò)散而使催化劑失活。故通常將積灰、積硫及金屬沉積物引起的失活，都?xì)w屬于積炭失活[7]。

　　3、煙氣中的砷對(duì)催化劑失活影響

　　砷中毒主要是由于有些煤燃燒過程中產(chǎn)生氣態(tài)AS2O3所引起的[8]，其中毒原理同堿金屬一樣，AS吸附催化劑活性位和非活性位上，砷中毒一方面跟煤的含量有關(guān)[9]，另一方面煤爐廠家也在從燃燒方式、運(yùn)行方式、爐型等方面較少砷中毒。所以砷中毒含量極少，AS2O3是兩性偏酸化合物易容于堿。

　　1.2 SCR再生技術(shù)

　　失活的催化劑能否再生，主要取決于催化劑失活原因和再生的難易程度。因積碳、積灰或金屬沉淀物等引起的失活較易進(jìn)行再生處理，而永久性中毒及燒結(jié)引起的失活，就難以進(jìn)行再生或根本無法再生。對(duì)于失活的催化劑，應(yīng)先進(jìn)行失活診斷，判斷其是否具有再生的價(jià)值，步驟如圖1所示。

　　圖1 失活診斷圖

　　經(jīng)過失活診斷后，選出可以進(jìn)行再生的廢舊催化劑進(jìn)行再生處理。目前脫硝催化劑再生方法基本上包含以下幾個(gè)步驟: (1)真空吸塵或壓縮空氣吹灰; (2)清洗液浸泡或噴淋;(3)超聲清洗; (4)活性組分再浸漬; (5)煅燒。