燃煤电厂废弃烟气脱硝SCR催化剂再生实验研究

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lbwang2009
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煤炭在燃烧过程中常会释放出大量的氮氧化物(NOx),其作为主要的大气污染物之一,会导致酸雨、雾霾等的产生,严重破坏生态环境、危害人类健康,因此NOx的减排工作逐渐引起了世界各国的广泛重视。在众多脱硝技术中选择性催化还原(SCR)技术因具有脱硝效率高、选择性好等优势在燃煤电厂的应用最为广泛,该技术的核心在于催化剂,常用的SCR催化剂组成一般为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2。在实际应用过程中,由于运行环境的复杂,催化剂会不可避免的逐渐发生失活,最终不得不废弃,而这种存量巨大的废弃物存在浸出毒性,所以无论是为了避免环境的破坏和还是防止资源的浪费,都有必要对其进行妥善处置。处理废弃SCR催化剂最好的办法是对其进行再生后二次利用,因此本论文针对燃煤电厂实际工业失活SCR催化剂,先通过X射线荧光光谱、X射线衍射、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及物理吸附测试等各种表征手段分析其失活原因,之后采用正交实验设计,依次对其进行清洗再生和活化再生研究,研究结果如下:(1)燃煤电厂失活SCR催化剂的表面及蜂窝孔道内存在着大量飞灰的沉积,热风吹灰处理后失活催化剂中检测到了碱金属K、碱土金属Ca以及SO3等物质的存在,同时催化剂的活性组分发生了一定程度的流失,这些因素共同作用导致了催化剂的失活,催化剂的比表面积和孔结构性质未发生明显变化,载体TiO2依旧保持锐钛矿型,活性成分V2O5以及WO3没有出现晶粒聚集现象。(2)将氨水碱洗与硝酸酸洗相结合,再生处理失活SCR脱硝催化剂,并对清洗再生样品360℃下的脱硝效率进行正交分析,得出了最佳工艺流程为先用0.05 mol/L的氨水清洗失活催化剂10 min,之后在使用0.15 mol/L的硝酸清洗处理10 min。采用此工艺再生SCR催化剂可以除去催化剂表面上覆盖的硫酸铵盐以及碱金属、碱土金属等有害物质,且不会对载体的晶型结构造成影响,但同时会使得部分活性成分发生损失,因此仅靠清洗再生处理无法有效恢复SCR催化剂的脱硝活性。(3)在清洗再生后紧接着对SCR催化剂进行了活性成分补充,研究发现在考察的负载量范围内,V2O5和WO3在催化剂表面仍能保持较均匀的分布,没有发生结晶现象,同时再生SCR催化剂的脱硝效率随两者负载量的增加而增大。V2O5主要影响SCR催化剂的低温活性,WO3则对催化剂的高温活性影响较大,两者共同作用促进了再生催化剂脱硝效率在整个测试温度窗口内的提高。对于360℃下的脱硝活性,采用先钒后钨的负载顺序为宜,这样既能增强V2O5与载体之间的相互作用,又利于WO3在催化剂表面的富集。焙烧温度对再生催化剂脱硝活性影响不大,因此在综合考虑脱硝活性和投资成本后得出最优的活化再生参数组合为:V2O5负载1.2%、WO3负载6%,负载顺序先钒后钨、焙烧温度500℃。最佳再生SCR催化剂的脱硝效率为98.36%。
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