本发明专利技术公开了一种砷中毒的SCR脱硝技术V2O5‑WO3/TiO2催化剂的再生方法,采用FeCl3溶液作为再生液进行再生反应,优选结合除灰、清洗前处理以及焙烧的后处理。本再生方法能够高效地去除V2O5‑WO3/TiO2催化剂表面的砷,且能够有效恢复催化剂的活性及有效地保留催化剂的活性组分,同时,该方法操作简便,再生成本低廉,适合工业化推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法
本专利技术涉及催化剂再生领域,尤其涉及一种砷中毒的选择性催化还原法(SCR)脱硝技术中使用的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法。
技术介绍
氮氧化物(NOX)作为一种主要的大气污染物,不仅能导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、温室效应等自然灾害,而且对于人类,动植物的健康状况以及自然环境有极大的威胁。用NH3作为还原剂将氮氧化物(NOX)选择性还原成N2的选择性催化还原法(SCR)不仅应用最为广泛,对于其反应机理的研究,也较为成熟。SCR脱硝技术广泛应用于燃煤电厂的烟气脱硝中,其反应的核心和关键在于催化剂,由于所燃煤种中普遍含有一定量的砷(As),一般为3~45mg/kg,导致了很多燃煤电厂SCR催化剂有着不同程度的砷中毒现象。一般认为,高温烟气中携带的气态As2O3进入催化剂微孔内,吸附在催化剂表面,形成As2O5覆盖层遮盖在催化剂的活性位点或非活性位点上,降低了催化剂的比表面积,减少了催化剂表面活性位点与NH3等SCR反应物质的接触从而降低SCR催化剂的脱硝活性。商业用V2O5-WO3/TiO2催化剂自2005年左右SCR脱硝催化剂引入中国以来,就作为最主要的催化剂而被广泛使用,因为其具有较高的SCR反应活性,较好的热稳定性,和较好的抗硫氧化物中毒的特性。As中毒致使V2O5-WO3/TiO2催化剂通常1~2年就要更换一次,催化剂的置换费用约占系统总价的50%,置换费用成本较高。通过再生的方式使催化剂可以再次使用,而成本仅为更换新鲜催化剂成本的40-50%。因此自2012年以来,对砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生技术的研究逐渐增多。申请公布号为CN102814201A的专利中采用强酸强碱交替清洗的方式对催化剂进行清洗再生,不仅损伤了催化剂机械强度,其活性组分丧失而造成的成本问题也阻碍其工业推广。申请公布号为CN103894240A的专利中提到了一种砷中毒选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法,其浸渍清洗的再生液成分复杂,并且涉及到活性组分的补充,催化剂再生成本较高。申请号为CN103878034B,名称为“一种砷和磷中毒选择性催化还原脱硝催化剂的再生方法”的专利技术专利公开了一种砷和磷中毒催化剂的再生方法,其主要工艺流程包括:机械清灰、碱液清洗、再生液的浸渍与干燥,其中碱液是强碱弱酸盐和表面活性剂的混合溶液:酸性再生液由铵盐、弱酸、偏钒酸铵和钼酸铵组成。再生后,基本可将催化剂表面砷和磷去除,脱硝效率达到81~88%。虽然该方法再生后的催化剂的活性有一定的恢复,但恢复程度有限,还需补充活性组分偏钒酸铵和钼酸铵以增强活性。而偏钒酸铵和钼酸铵的市场价格较高,再生成本昂贵,使其工业化推广存在一定的限制。因此,开发一种能使再生后的V2O5-WO3/TiO2催化剂的活性恢复程度好,再生方法操作简便,无需补充活性组分,再生成本低廉,适于工业推广的砷中毒的SCR脱硝技术使用的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法便成了本领域技术人员急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种砷中毒的SCR脱硝技术中使用的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,该方法能够有效去除催化剂表面砷,较好的恢复V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝活性,再生方法操作简便,无需补充活性组分,成本低廉,适于工业推广。一种砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于将砷中毒的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂浸渍于再生液中进行再生反应,所述再生液为FeCl3溶液;优选的,FeCl3溶液的质量浓度为10~30mg/ml;更优选的,FeCl3溶液的质量浓度为20~30mg/ml;特别优选的,FeCl3溶液的质量浓度为20mg/ml。在超声条件下再生反应效果更佳,这是由于V2O5-WO3/TiO2催化剂表面疏松多孔,致毒元素及成分会造成催化剂孔结构的堵塞,超声波辅助清洗具有一定的穿透性,可以提高催化剂的清洗再生效果。再生反应的反应时间通常在25~35min,反应后可静置5~7h。当FeCl3溶液的质量浓度低于5mg/ml时,催化剂的活性恢复效果较为一般,这是由于采用低浓度的再生液清洗催化剂,再生液浓度较低,对中毒催化剂表面的As的去除率较低,而当FeCl3溶液的质量浓度高于35mg/ml时,催化剂的活性恢复效果也较为一般,这是由于采用高浓度的再生液清洗催化剂,虽然对As具有较高程度的去除率,但会一定程度上会洗脱一部分的活性组分V2O5。催化剂浸渍于再生液前,可以进行除灰、清洗。其中,除灰可采用包括机械除灰在内的任一种常规除灰方法,清洗可采用包括超声波清洗在内的常规清洗方法,优选超声波清洗。提供一种超声波清洗方法,供本领域技术人员参考,可将超声波清洗的功率调试至200~400W,清洗50~70分钟。除灰、清洗可以将催化剂表面结合不牢的致毒元素和灰垢清洗掉,从而提高下一步再生的效率,节约再生液的成本。催化剂进行再生反应之后,可以进行焙烧。焙烧的方法可以为在450~550℃条件下焙烧3~5h,也可以先行超声浸泡清洗2~3h后,于100~120℃下干燥4~6h,再在450~550℃条件下焙烧3~5h。V2O5-WO3/TiO2催化剂会因水的存在而活性降低,焙烧过程可以将催化剂表层因再生而带入的水分蒸发掉,从而维持再生后的活性。本专利技术的显著优点为:与现有技术相比,本专利技术通过再生液的再生就可以使得V2O5-WO3/TiO2催化剂的脱硝活性最高达到90%,且无需补充V、W活性组分,使得其成本得到了有效的控制。催化剂再生后,表面V元素的残余率在90%以上,W元素的残余率在96%以上。该再生方法能够高效地去除SCR脱硝技术中V2O5-WO3/TiO2催化剂表面的砷,且能够有效恢复催化剂的活性及有效地保留催化剂的活性组分;同时,再生方法操作简便,采用的再生液易于获得,容易配制,再生过程中所需再生成本低廉,适于工业推广,尤其适用于燃用高砷煤的燃煤电厂对As中毒V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂进行清洗再生。附图说明图1:新鲜催化剂、失活催化剂、实施例2~4在250℃~450℃时的脱硝效率。图2:经过实施例2~4处理后的催化剂吸附饱和时的吸附峰强度。具体实施方式下面结合实施例、对比例以及附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1失活V2O5-WO3/TiO2催化剂的制备:浸渍法模拟V2O5-WO3/TiO2催化剂As中毒,使用1000ug/ml的As标准溶液,以As/V物质的量比为0.1的加入量将四块尺寸为(25mm×25mm×40mm)的蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂浸渍在含有As标准溶液稀释液的烧杯中用超声波浸渍处理6h,静置6h,在150℃下将液体蒸干,最后在空气氛围下的马弗炉中以300℃焙烧6h,得到模拟As中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂。实施例2(1)将实施例1中截面为25×25mm,孔数为3×3,长度为40mm的蜂窝状块状失活V2O5-WO3/TiO2催化剂除灰后,放置在去离子水中并用超声波辅助清洗,清洗去除催化剂表面及孔道中附着的毒害成分,清洗时间60min,超声功率300W,常温干燥后待用;(2)将10g的FeCl3粉末溶于100m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种砷中毒的V
【技术特征摘要】
1.一种砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于将砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂浸渍于再生液中进行再生反应,所述再生液为FeCl3溶液。2.根据权利要求1所述的砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于再生反应在超声条件下进行,反应时间在25~35min,反应后静置5~7h。3.根据权利要求1所述的砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于FeCl3溶液的质量浓度为10~30mg/ml。4.根据权利要求3所述的砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于FeCl3溶液的质量浓度为20~30mg/ml。5.根据权利要求4所述的砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于FeCl3溶液的质量浓度为20mg/ml。6.根据权利要求1~5任一所述的砷中毒的V2O5-WO3/TiO2催化剂的再生方法,其特征在于催化剂浸渍于再生液前,进行除灰、清洗。7.根据权利要求6所述的砷中...
【专利技术属性】
技术研发人员:张亚平,徐海涛,周长城,沈凯,宋静,
申请(专利权)人:南京智道环境材料有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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