[发明专利]失活烟气脱硝催化剂的再生工艺方法

说明书

本发明提供了一种失活烟气脱硝催化剂的再生工艺，该再生工艺中，失活烟气脱硝催化剂经预处理后，在其表面原位制备TiO₂多孔薄膜、负载纳米粒子，最终得到具有高脱硝性能、宽活性温度窗口的再生烟气脱硝催化剂。本发明利用多孔材料的高比表面积及其纳米材料的高催化活性来拓宽再生后催化剂的温度范围，提高脱硝效率，同时改善现有再生工艺解决脱硝催化剂再生成本高昂、工艺复杂等问题，因此具有良好的市场前景。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体地说，涉及一种失活烟气脱硝催化剂的再生工艺。

背景技术

氮氧化物(NO_X)是一种重要的污染物，国内外对燃煤过程中NO_X产生开发出了许多治理的方法，按照工艺来分有催化还原法、液体吸收法、吸附法等。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是目前世界范围内最为常用、效率最高的脱硝技术。作为SCR法烟气脱硝的核心部分，催化剂成本高昂，约占到脱硝装置总投资的30～50％。在实际生产过程中，常见的商用烟气脱硝催化剂多以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃为活性成分。受限于催化剂组分的活性温度窗口(350-500℃)，需将催化剂置于锅炉后端、除尘设备前端，因此烟气脱硝催化剂面临长时间、高浓度的粉尘冲刷，容易因中毒、烧结、磨损、堵塞等问题而失去活性，因而每隔3～5年即需进行更换。同时，由于失活后的催化剂成分复杂，属于危险固体废弃物，若随意堆存或不当处置，将造成严重的环境污染和资源浪费。为此，我国环保部在2014年发布《关于加强废弃烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，明确要求“提高废烟气脱硝催化剂的再生和利用处置能力”。

失活烟气脱硝催化剂的再生方法一般包括预处理去除失活催化剂表面的杂质及补充活性组分两步。其中预处理方法主要包括吹扫、热处理、洗涤；所添加的活性组分的配制主要依据原商用催化剂的成分及组成，例如偏钒酸铵、仲钨酸铵及钛酸四丁酯等。申请号为201410684143.9、名称为“失效SCR脱硝催化剂的再生方法”的专利，公开的失活催化剂再生方法主要包括以下步骤：((1)吹扫；(2)热处理；(3)水洗；(4)酸洗：将水洗后的SCR脱硝催化剂置于10wt％硫酸和5wt％氢氟酸的混合溶液中，超声分散2h；(5)活性再生：将经过酸洗的SCR脱硝催化剂浸渍在含有5wt％仲钨酸铵和1wt％偏钒酸铵的活性混合溶液中2h后取出烘干。申请号为201210100560.5、名称为“一种SCR烟气脱硝催化剂再生方法”的发明专利公开的烟气脱硝催化剂再生方法包括高压空气吹扫、清洗液清洗及活性补充。其中清洗液的配制采用0.1～10％的乳化剂烷基酚与环氧乙烷缩合物与90～99.9％的酸，酸的摩尔浓度为0.018～3mol/L；活性组分补充液以脂肪醇聚氧乙烯醚为促进剂、二萘基甲烷二磺酸钠为扩散剂、钛酸四丁酯与无水乙醇为活性组分前驱液。申请号为201510156388.9、名称为“一种脱硝催化剂的再生方法”的发明专利采用的再生方法为：(1)使用0.05～0.07Mpa的负压对脱硝失活催化剂表面及孔道进行负压吸尘的同时使用毛刷清理催化剂孔道；(2)使用清洗液利用超声波对催化剂表面及孔道进行清洗；(3)使用0.1摩尔含有La、Ce稀土元素及磷酸二氢铝的硝酸溶液，浸渍催化剂，增大催化剂比表面积的同时，在550℃煅烧4小时增强催化剂的机械强度；(4)使用2％的草酸溶液，溶解含有主催化剂有效成份偏钒酸铵及助催化剂钨酸铵、钼酸铵、五氧化二铌的活性成份浸渍液对重整后的催化剂进行浸渍，有效补充催化剂活性组份；(5)按程序升温煅烧方式在最高温度550℃下对脱硝催化剂进行煅烧。

综合来看，已有方法的再生效果主要关注清洗去除失活组分和依原催化剂成分进行活性组分补充，催化剂再生后应用范围有限，且催化剂的适用性受到限制。因此，开发工艺简单、成本低廉的再生技术方法具有重要意义。

发明内容