第33卷第3期電站輔機(jī)Vol.33No.3文章編號(hào)脫硝催化劑的再生與收張立，陳崇明，王平(河北省電力研究院，河北石家莊050021)摘要：SCR煙氣脫硝中的催化劑是脫硝系統(tǒng)的重要核心，但價(jià)格高昂的催化劑的使用壽命有限，催化劑的消耗對(duì)于脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本有著重大影響。為此，分析了失活催化劑在現(xiàn)階段的回收及再生情況，對(duì)能否為電廠減少經(jīng)濟(jì)開(kāi)支以節(jié)約運(yùn)行成本及減少?gòu)U棄催化劑帶來(lái)的二次污染進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：煙氣脫硝；系統(tǒng)；SCR;催化劑；降本；再生；回收；利用中圖分類號(hào)：X701.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ARegenerationandRecoveryofSCRCatalystZHANGLi，CHENChong-ming，WANGPing〈HebeiElectricPowerResearchInstitute'Shijiazhuang'Hebei050021'China)thewastecatalysthavealsobeendiscussed.Keywords*fluegasde—NOx，system，SCR'catalyst，costreduction，regeneration'recovery，utilizat3催化劑的失活狀態(tài)在理想狀態(tài)下，催化劑將在無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)降低氮氧化物的排放。但是在SCR裝置的運(yùn)行中，總會(huì)由丁煙氣中的堿金屆、不申、催化劑的燒結(jié)、催化劑孔的堵塞、催化劑的腐蝕以及水蒸氣的凝結(jié)和硫酸鹽、硫鉉鹽的沉積等原因，使催化劑活性降低或中蠹，縮短了使用壽命。催化劑失活是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，通常的失活狀態(tài)可分為三種類型：(1)催化劑中蠹失活；催化劑的熱失活和燒結(jié)；催化劑積炭等堵塞失活。3.1堿金屆引起的催化劑中蠹失活飛灰中的可溶性堿金屆主要包括Na與K這兩種物質(zhì)，在水溶液離子狀態(tài)下，能滲透到催化劑深層，直接與催化劑活性顆粒反應(yīng)，使酸位中蠹以降低其對(duì)NH3的吸附量和吸附活性，繼而降低催化劑活性［5］。SCR催化劑堿金屆中蠹原理，見(jiàn)圖1所示。堿金屆元素被認(rèn)為是對(duì)催化劑蠹性最大的一類元素，因此，堿金屆是對(duì)催化劑蠹性最大的一類元素。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。K2。存在使得SCR催化劑活性位之一的Bronsted酸性活性位的數(shù)量大大減少，同時(shí)也削弱了Bronsted酸性位的酸性，但隨著SCR催化劑表面K2O含量的增加，另一種活性位Lewis酸性位的數(shù)量幾乎不發(fā)生變化，這說(shuō)明SCR催化劑鉀中蠹后，活性的下降是由Bronsted酸性位的變化引發(fā)的［6］。圖1SCR催化劑堿金屆中蠹原理3.2催化劑的燒結(jié)和熱失活催化劑在高溫下反應(yīng)一定時(shí)間后，活性組分的晶粒長(zhǎng)大，比表面積縮小，這種現(xiàn)象稱為催化劑燒結(jié)。因燒結(jié)引起的失活是工業(yè)催化劑、特別是負(fù)載型金屆催化劑失活的主要原因。高溫除了引起催化劑燒結(jié)外，還會(huì)引起化學(xué)組成和相組成的變化、活性組分被載體包埋、活性組分由于生成揮發(fā)性物質(zhì)或可升華的物質(zhì)而損失等，這些變化稱為熱失活。有時(shí)難以區(qū)分燒結(jié)和熱失活，燒結(jié)引起的催化劑變化，往往也包含熱失活的因素在內(nèi)。通常溫度越高，催化劑燒結(jié)越嚴(yán)重。作為SCR催化劑的載體和活性元素，必須在一定的溫度范圍內(nèi)有良好的熱穩(wěn)定性能，以避免催化劑在長(zhǎng)期使用過(guò)程中出現(xiàn)微晶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而造成燒結(jié)的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致比表面積的喪失，并最終致使脫硝活性下降。在鈦基機(jī)類商用催化劑中加入WO3,可最大限度地減少催化劑的燒結(jié)。以鈦基催化劑為例，如長(zhǎng)時(shí)間處于450C以上的高溫環(huán)境中，可引起催化劑活性位置（表面）的燒結(jié)，微晶聚集，導(dǎo)致催化劑顆粒增大、表面積變小，使1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrighfcreserved.kLnet催化劑活性降低，如圖2所示。為企業(yè)減少很大的經(jīng)濟(jì)開(kāi)支，才是企業(yè)應(yīng)首選考慮的如催化劑經(jīng)3.催化劑活性降低，如圖2所示。催化劑使用過(guò)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(guò)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o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。與單純的因物理堵塞而導(dǎo)致的催化劑失活相比，積炭失活還涉及反應(yīng)物分子在氣相和催化劑表面的一系列化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題。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[8]O4催化劑的再生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。因積炭、積灰或金屬沉積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(wú)法再生。對(duì)于失活催化劑的處理，首先應(yīng)判定失活催化劑的各項(xiàng)性能是否還有再生價(jià)值，如再生的潛力很小，再生后催化劑的活性、選擇性、耐磨性等不能到達(dá)理想程度，這樣的再生處理只能帶來(lái)人力和物力的浪費(fèi)。如催化劑再生的潛力較大，再生處理后，還能夠維持一定時(shí)間的運(yùn)行，能夠檢測(cè)后，判定為無(wú)法再生或無(wú)再生價(jià)值，則要進(jìn)行廢棄處理。4.1催化劑的再生根據(jù)不同的催化劑失活原因，采用不同的催化劑再生方法，再生處理的的方法及分類，見(jiàn)表1所的浮塵及示。表1催化劑的再生方法再生目的再生方法再生目的再生方法消除積炭、積灰氧化燒炭、吹掃添補(bǔ)有效組分浸漬、沉淀消除機(jī)械粉塵及雜質(zhì)吹掃、抽吸恢復(fù)機(jī)械強(qiáng)度重新成型脫除表面沉淀的金屬及鹽類酸堿洗滌、溶劑萃取、選擇絡(luò)合、水洗表面重組酸堿作用、氧化更新4.1.1洗滌法對(duì)于那些因催化劑表面被沉積的金屬雜質(zhì)、金屬鹽類或有機(jī)物覆蓋引起失活的催化劑，可采用洗滌法將表雜質(zhì)，然后根據(jù)表面沉積物的性質(zhì)，用水洗、酸洗、堿洗或采用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取洗滌，洗滌后再用空氣干燥。此方法簡(jiǎn)單有效，可以沖洗溶解性物質(zhì)以及沖刷掉催化劑表面部分顆粒物，對(duì)于失活程度較小的催化劑有明顯提高催化劑脫硝效率的效果，使用該方法處理后的催化劑活性有30%左右的提高。面沉積物去除。通過(guò)壓縮空氣沖刷去除催化劑表面4.1.2氧化燒炭法催化劑的表面微孔因積炭而失活后，常用燒炭法進(jìn)行再生處理。通過(guò)將催化劑微孔中的含碳沉積物氧化為CO或CO2除去，即可恢復(fù)催化活性。影響燒炭反應(yīng)的主要因素是氧分壓。當(dāng)催化劑的積炭量一定時(shí)，燒炭的最高溫度取決于輸入氧的濃度。燒炭的初始階段宜采用較低濃度氧氣，其后才能逐漸提高其濃度。在燒炭再生時(shí)，為了控制氧氣的濃度，以