一种钒钛系蜂窝脱硝催化剂的再生浸渍液及再生工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及催化剂再生技术领域，具体涉及一种钒钛系蜂窝脱硝催化剂的再生浸 渍液及再生工艺。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物作为燃煤锅炉或燃煤火电厂的主要污染物之一，其排放受到越来越严格 的控制。截至目前，现有火电机组氮氧化物排放标准统一为l〇〇mg/m3,燃气锅炉氮氧化物排 放标准为50mg/m3。脱硝催化剂的使用能使火电厂及锅炉行业氮氧化物的排放控制在排放 标准以下，其工作原理是高温烟气中的氮氧化物在V2O5的催化下能被氨气还原为无污染的 氮气。
[0003] 脱硝催化剂分为三种形式：蜂窝式、平板式和波纹板式，三种形式的催化剂各有优 缺点。其中波纹板式催化剂质地最轻，脱硝效率较其余两种催化剂高，适合用于灰分较少的 煤质烟气脱硝，但同时价格较贵。板式催化剂是多层钢网叠放而成，其催化剂层隙大，灰尘 容易通过。板式催化剂适用于灰分较多的煤质烟气脱硝，但其脱硝效率较其余两种催化剂 低。蜂窝催化剂性能介于板式催化剂和波纹板式催化剂之间，脱硝效率较高且相对于波纹 板式堵灰较轻，价格合理，在国内市场应用最为广泛。
[0004] 一般电厂SCR脱硝反应器催化剂采用三层安装方式，开始时，先装第一层和第二 层催化剂，预留最下层。当脱硝处理后的氮氧化物含量不能满足排放要求时，在预留层装上 第三层催化剂。由于烟气中含有灰尘，K，Na及重金属等有害物质，随着使用时间的延长，催 化剂孔道被堵塞，甚至中毒，导致脱硝效率下降。当脱硝效率再不能满足要求时，更换第一 层催化剂，之后依次更换第二、三层催化剂，以此类推。研究人员对催化剂传统替换方案和 催化剂优选替换方案进行了成本分析，发现再生方案最能节省电厂成本。
[0005] 蜂窝式催化剂再生在国内主要处于研发阶段，再生项目寥寥无几。专利 CN102658170A介绍了一种再生工艺：减活催化剂一加压水喷淋一超声清洗一加压水喷淋 -酸洗一鼓风干燥一浸渍一鼓风干燥一煅烧，经过此再生工艺再生的脱硝催化剂活性达 到新鲜催化剂的92%。专利CN102658215A介绍了一种新的再生清洗液使得失活的钒钛 系催化剂恢复活性，此再生清洗液中没有V2O5前驱物，大大降低了浸渍液的毒性。专利 US7569506介绍了 SCR脱硝催化剂再生酸处理的技术，降低SO2R化率。
[0006] 现有专利虽然在一定程度上使催化剂得以再生，但脱硝效率并没有太大提高，且 以上再生工艺实现工业化的难度较大。
【发明内容】
[0007] 针对上述问题，本发明提供了一种钒钛系蜂窝脱硝催化剂的再生浸渍液及再生工 艺，实现了催化剂再生情况良好，工艺简单且易实现再生工业化。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种钒钛系蜂窝脱硝催化剂的再生浸渍液，按重量百分比计，由以下成份组成：
[0010] 渗透促进剂2_4wt%〇 ;
[0011] 助溶剂 0.5_2wt%;
[0012] 偏钒酸铵 0.5_2wt%;
[0013] 其余为去离子水和酸；
[0014] 所述再生浸渍液pH值为5-7。
[0015] 在本发明中，渗透促进剂为JFC-I型脂肪醇聚氧乙烯醚、JFC-I型脂肪醇聚氧乙烯 醚、JFC-I型脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种，其质量分数优选为3wt%〇。
[0016] 在本发明中，助溶剂为单乙醇胺、尿素、吐温中的一种或两种，其质量分数优选为 Iwt % 〇
[0017] 在本发明中，活性组分为偏钒酸铵，其质量分数优选为lwt%。
[0018] 在本发明中，再生浸渍液中所添加的酸为乳酸，醋酸，草酸中的一种，更优选为草 酸。添加酸的目的是调节浸渍液的PH值，pH值优选为5。
[0019] 在本发明中，再生浸渍液的制备方法包含以下步骤：
[0020] 1)将渗透促进剂，助溶剂加入去离子水中，并搅拌均勾，得到溶液A ;
[0021 ] 2)向溶液A中加入偏钒酸铵固体，并搅拌均勾，得到溶液B ;
[0022] 3)向溶液B中加入酸调节pH值至5-7,搅拌陈化，得到最终的再生浸渍液。
[0023] -种钒钛系蜂窝脱硝催化剂的再生工艺，采用上述再生浸渍液实现，具体步骤 为：
[0024] 1)用压缩空气吹扫需再生的催化剂，吹扫时间为0. Ι-lh，优选为0. 5h。
[0025] 2)将吹扫过的催化剂进行水洗，水洗时间为0. 3_3h，优选为0. 3-lh，更优选为 0. 5h〇
[0026] 3)将水洗过的催化剂进行酸洗，酸洗时间为0. l_2h，优选为0. 5-1. 5h，更优选为 lh〇
[0027] 4)将酸洗过的催化剂用高压水喷淋，喷淋时间为10-60min，优选为10-30min，更 优选为20min。
[0028] 5)将喷淋过的催化剂进行超声清洗，超声清洗时间为10_60min，优选为 20_40min，更优选为 30min。
[0029] 6)将超声清洗后的催化剂进行一级干燥，恒温110-140°C干燥l_4h，更优选为 130°C干燥l_3h，更优选为130°C干燥2h。
[0030] 7)将一级干燥后的催化剂进行浸渍，浸渍时间为0. 5-6h，优选为l-4h，更优选为 2h〇
[0031] 8)将浸渍后的催化剂进行二级干燥，恒温100-130°C干燥l_6h，优选为110°C干燥 2-4h，更优选为110°C干燥3h。
[0032] 9)将二级干燥后的催化剂进行煅烧，煅烧温度为400-600 °C，优选为450-550 °C， 更优选为500°C。煅烧时间控制为2-8h，优选为3-6h，更优选为4h。
[0033] 其中：
[0034] 步骤1)中压缩空气压强为0. 2_3MPa，优选为0. 5-1. 5MPa，更优选为IMPa。
[0035] 步骤2)中采用去离子水进行水洗。
[0036] 步骤3)中酸洗采用的酸洗液浓度为0· l_2mol/L，优选为0· 3-lmol/L，更优选为 0. 5mol/L。酸洗液中的酸可以为硫酸，硝酸，醋酸，草酸中的一种或多种，所述酸洗液采用去 离子水配制。
[0037] 步骤4)中高压水喷淋口出水速度为4_15m/s，优选为5-10m/s。喷淋的目的是除 去催化剂表面多余的酸液，不会造成超声清洗池过酸，影响浸渍。
[0038] 步骤5)中将喷淋过的催化剂放入超声清洗池中进行超声清洗，超声波频率为 15-32kHZ，超声波功率和超声清洗池池底面积的关系为20-40kW/m2。
[0039] 在本发明中，步骤9)煅烧使活性成分前驱物转化为活性成分。本发明中，所述煅 烧能够本发明对所述煅烧采用的设备没有特殊限制，只要温度能达到所需温度并满足恒温 时间即可。
[0040] 本发明的技术效果如下：
[0041] 经过本发明处理后的蜂窝式脱硝催化剂，脱硝活性恢复至新鲜催化剂的98%以 上。且此再生工艺在实验室研究的基础上进行了中试实验，再生效果和小试实验结果相差 无几，说明此再生工艺具有可行性和可实践性。
【附图说明】
[0042] 图1是本发明钒钛系蜂窝脱硝催化剂再生工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0043] 在本发明中，对处理前和处理后的催化剂用催化剂评价装置（SR-H10051)测定 其脱硝效率，经过对比分析，明确本发明的处理效果。催化剂评价装置包括气瓶组、气体混 合加热器、模拟反应器和烟气分析仪（350型、德国Testo公司）等部件。试样尺寸：断面 为3孔X3孔，长度15cm两块串联。实验条件的模拟烟气组成：烟气中H2O为9. 21vol % ; O2为 2·53νο1% (湿基）；0)2为14·68% (湿基）；502为 273〇1^/_3(;勵为35〇11^/^11 3;氨 氮摩尔比1.0 ;温度为365°C;空速dSOOh1。用烟气分析仪检测反应器进口和出口的NO浓 度。
[0044] 脱硝效率计算公式如下所示：
[0045] 脱硝效率=([NO]人-[NO]出）/[NO]入 X 100% (1)
[0046] 其中[N0]人表示脱硝评价装置入口处的NO浓度，[NO] a表示脱硝评价装置出口处 的NO浓度。
[0047] 本发明的工艺过程为吹灰-水洗-酸洗-喷淋-超声-一级干燥-浸渍-二级干 燥-煅烧，如图1所示，其中喷淋废水可二次用作酸洗池废水。
[0048] 为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
[0049] 实施例1
[0050] 选取某电厂已使用两年的失活钒钛系蜂窝催化剂，新鲜催化剂的活性为91%， 失活催化剂脱硝活性降为35%。催化剂孔道堵塞率达到26%。催化剂单体尺寸为 15cmX 15cmX90cm，截取一段尺寸为15cmX 15cmX30cm的催化剂进行模拟再生实验。
[0051] 用0. 2MPa的压缩空气吹扫催化剂Ih ;将吹扫过的催化剂模块在水洗池中鼓泡清 洗30min ;将水洗过的催化剂模块在0. 5M硫酸溶液中鼓泡清洗Ih ;将酸洗过的催化剂模块 用高压水（流速为5m/s)喷淋30min ;将喷淋过的催化剂模块在20kHz超声清洗池中清洗 30min ;之后在烘箱中IKTC恒温干燥4h ;将一级干燥后的催化剂模块在浸渍池（浸渍液配 比为JFC-I型脂肪醇聚氧乙稀醚3wt%。;单乙醇胺lwt% ;偏f凡酸铵lwt% ;其余为去离子水 和草酸，pH = 5)中浸渍2h ;将浸渍后的催化剂模块在烘箱中100°C恒温干燥6h，将二级干 燥后的催化剂模块转移至马弗炉中进行煅烧，升温速率为5°C /min，500°C恒温煅烧4h。
[0052] 将煅烧后的催化剂冷却至室温，截取一段端面为3孔X3孔，长度为30cm的催 化剂模块进行脱硝性能检测。实验条件的模拟烟气组成：烟气中H2O为9. 21vol % ;02为 2·53νο1% (湿基）；0)2为14·68% (湿基