通過鑭鹽或鈰鹽對scr催化劑進(jìn)行改性或再生的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于火電廠煙氣脫硝領(lǐng)域，涉及一種通過鑭鹽、鈰鹽對SCR催化劑進(jìn)行改性及再生的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤電廠排放的氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一。氮氧化物是形成酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)以及臭氧層破壞等各種環(huán)境問題的主要原因，對人體的健康也有影響?；剂先紵a(chǎn)生的NOx主要是NO和N02，毒性較小的NO在空氣中很快被氧化為N02，但是N02比較穩(wěn)定，且毒性較大。NOx和揮發(fā)性有機(jī)物在太陽光的輻射下經(jīng)過一系列光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧對眼睛及呼吸系統(tǒng)的刺激作用十分強(qiáng)烈，可引起疾病甚至死亡。NOx在空氣中氧化生成硝酸，與硫酸一起加重了我國區(qū)域性酸雨的狀況。
[0003]選擇性催化還原脫硝(SCR)技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國燃煤電廠氮氧化物減排，是目前應(yīng)用最廣泛且最有效的煙氣脫硝技術(shù)。催化劑作為SCR技術(shù)的核心，在實(shí)際運(yùn)行中，存在以下三個(gè)問題:(I)由于運(yùn)行環(huán)境惡劣，容易發(fā)生中毒、積灰、活性物丟失等現(xiàn)象而失活，導(dǎo)致催化劑活性降低甚至失活。催化劑使用壽命很低，一般為16000?24000h。(2) SCR催化劑活性窗口較窄，起活溫度高，當(dāng)煙溫較低時(shí)其脫硝效率亦低。(3)更換失活的SCR催化劑成本高，不經(jīng)濟(jì)。因此，迫切需要開發(fā)低溫SCR催化劑并研宄催化劑的再生技術(shù)。
[0004]研宄表明，利用稀土元素對SCR催化劑進(jìn)行改性的研宄可提高催化劑脫硝活性并且提高其抗中毒性能，有利于SCR催化劑運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。稀土元素在各種催化劑中的應(yīng)用很廣泛，因?yàn)槠淞己玫膬ρ跄芰?、晶格氧可移動，陽離子可變價(jià)與許多催化作用有本質(zhì)的聯(lián)系。對于SCR脫硝催化劑，稀土兀素的慘雜可提尚催化劑儲氧能力，提尚催化劑活性以及抗中毒性能，同時(shí)可提高催化劑熱穩(wěn)定性。作為一種儲量豐富且無毒低價(jià)的原料，Ce02在催化方面受到廣泛的關(guān)注，目前常用在汽車尾氣的三效催化處理中，同時(shí)其在低溫下也有很高的NOx脫除活性。因此將Ce作為催化劑助劑的研宄十分廣泛。Peng(Peng Y，LiJ, Shi ff, et al.Design Strategies for Development of SCR Catalyst:1mprovement ofAlkali Poisoning Resistance and Novel Regenerat1n Method[J].Environmental science&technology, 2012，46 (22): 12623-12629)的研宄表明，氧化鈰可以不僅提高SCR活性N2的選擇性，也對堿中毒有抵抗性。Chen等(Chen, L., Li, J.H., Ge, M.F., Promot1nalEffect of Ce-doped V205-ff03/Ti02with Low Vanadium Loadings for SelectiveCatalytic Reduct1n of NOx by NH3[J].Journal of Physical Chemistry C, Dec17,2009，113(50), pp 21177-21184)通過在 V205_W03/Ti02 催化劑中添加 Ce 作為助劑，達(dá)到提高催化劑活性并降低催化劑中V和W的負(fù)載量目的。
[0005]國內(nèi)與此相關(guān)的專利如下:
[0006](I)專利CN102240543公布了一種用于脫硝的CeO2-ZrO2S SCR催化劑制備方法，采用堇青石蜂窩陶瓷作為載體，在載體上負(fù)載鈰鎬固溶體活性涂層，在活性涂層上負(fù)載Nb2O5氧化物層，催化劑脫硝效率超過80%，工作溫度窗口可達(dá)250?450°C。
[0007](2)專利CN102294237公開了一種錳系負(fù)載型低溫SCR催化劑，以T102為載體，使用浸漬法加入錳和鎢的氧化物，烘干后在400?500°C條件下煅燒。
[0008](3)專利CN102294237A公布了一種錳系負(fù)載低溫SCR催化劑，以鈦的氧化物為載體，以錳的氧化物為活性成分，以鎢的氧化物為助催化劑，經(jīng)浸漬和煅燒制成催化劑。
[0009]以上專利均由制備載體開始配制催化劑，其工藝復(fù)雜；需經(jīng)過兩次煅燒，制備時(shí)間較長；人工操作，步驟繁瑣易出錯(cuò)，耗時(shí)耗力。綜上所述，急需一種工藝簡單，易于工業(yè)化的SCR催化劑改性或再生工藝技術(shù)，以滿足工業(yè)上日益增長的脫銷需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種通過鑭鹽、鈰鹽對SCR催化劑進(jìn)行改性及再生的方法及裝置，以拓寬SCR催化劑活性溫度窗口，提高抗中毒能力。使用該裝置簡化操作步驟，提高效率，節(jié)約使用成本。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0012]通過鑭鹽或鈰鹽對SCR催化劑進(jìn)行改性或再生的方法，以工業(yè)用SCR催化劑為載體，以鈰鹽或鑭鹽為改性劑或再生劑對SCR催化劑進(jìn)行改性或再生，具體包括如下步驟:
[0013]步驟1:將預(yù)設(shè)質(zhì)量的硝酸鈰或硝酸鑭溶于水中，攪拌均勻，制成浸漬液；
[0014]步驟2:將新鮮或已失活的SCR催化劑模塊浸漬于浸漬液A中進(jìn)行浸漬，浸泡4?6h ;其中，浸漬液中鈰元素或鑭元素與催化劑中鈦元素的的摩爾比為(0.03?0.1):1 ;
[0015]步驟3:將步驟2浸漬后的催化劑模塊取出濾干后，置于煅燒爐的物料口，然后送入煅燒爐，在煅燒爐中于100?120°C空氣氣氛中干燥12h ；
[0016]步驟4:步驟3干燥后的催化劑在250?550 °C的空氣氣氛中煅燒4?6h，獲得鑭鹽或鈰鹽改性或再生的SCR催化劑。
[0017]所述SCR催化劑為V205/W03-Ti02型催化劑。
[0018]所述步驟2中在浸漬前先采用超聲波或鼓泡方式震蕩10?15分鐘，再浸漬放置。
[0019]實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括盛裝有浸漬液6的超聲浸漬池10，將新鮮或已失活的SCR催化劑模塊運(yùn)輸至超聲浸漬池10中的機(jī)械抓手I和傳送帶2，通過電機(jī)帶動其轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動傳送帶2運(yùn)動的導(dǎo)向輪3及齒輪4，還包括帶有物料口 8的將浸漬后的催化劑模塊進(jìn)行干燥的煅燒爐7。
[0020]各項(xiàng)研宄表明，以Ce為助劑可以有效提高SCR催化劑的脫硝活性，減輕煅燒過程中催化劑的燒結(jié)，減少催化劑的比表面積和孔容損失，增強(qiáng)催化劑的熱穩(wěn)定性，延長催化劑的使用壽命。同時(shí)，Ce02的儲氧能力使得催化劑表面的氧濃度提高，NO氧化為N02，發(fā)生快速SCR反應(yīng)，反應(yīng)速率提高。
[0021]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)本發(fā)明的鑭鹽、鈰鹽改性催化劑相對于單一的SCR催化劑添加了適量的硝酸鑭或硝酸鈰，拓寬了 SCR催化劑的工作溫度窗口，并提高了催化劑的抗中毒能力:當(dāng)溫度達(dá)到260°C時(shí)，5%鈰和鑭負(fù)載的催化劑脫硝效率已達(dá)100%，而不負(fù)載Ce的新鮮催化劑在260°C時(shí)脫硝效率僅為57.8%，340°C下，復(fù)合中毒后新鮮催化劑的脫硝效率由100%降至19%，而相同條件下，5%鈰或鑭添加催化劑的脫硝效率由100%降至65%。
[0023]2)本發(fā)明也可用于失活催化劑再生。商用脫硝SCR催化劑價(jià)格昂貴，其制備及更換成本高，若采用鑭鹽和鈰鹽通過浸漬法對失活的催化劑進(jìn)行再生，可基本恢復(fù)其活性。
[0024]3)使用本發(fā)明裝置對催化劑模塊進(jìn)行吊裝運(yùn)輸和浸漬，節(jié)約時(shí)間及人力成本，方便快捷。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明SCR催化劑改性或再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明添加Ce對SCR催化劑抗K中毒性能的影響。
[0027]圖3是本發(fā)明Ce負(fù)載量對SCR催化劑脫硝效率η的影響。
[0028]圖4是本發(fā)明添加Ce對SCR催化劑抗復(fù)合中毒性能的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，待改性或再生的SCR催化劑放置于傳送帶2進(jìn)行運(yùn)輸，通過機(jī)械抓手I吊裝將其放入超聲浸漬池10，浸泡于事先配好的浸漬液6中。在浸漬之前使用超聲震蕩或鼓泡的方式