SCR脱硝催化剂失活原因分析及再生研究

2.1 . 6 XRF

进一步采用XRF对新催化剂与旧催化剂中金属氧化物的组分进行了分析，结果见表3.

表3催化剂的XR结果

由表3可知，相比新催化剂，旧催化剂中的活性组分V2O5有所下降。但旧催化剂中的Na,K , Ga , Mg等元素的含量明显增高。这些元素主要来源于电厂烟气中的飞灰在催化剂上的积累，

它们会导致催化剂出现不同程度的中毒，其中碱金属是对催化剂毒性最大的元素，不同的碱金属对催化剂的毒性由大到小为CS2O＞Rb2O＞K2O＞NA2O＞Li2O，催化剂碱金属中毒的机理是(以K为例),K与催化剂表面的V-OH酸位点发生反应，生成V-OK，使催化剂吸附NH3的能力下降，从而使得参与脱硝反应的NH3的量减少，反应活性降低。碱土金属同样会影响催化剂的活性，benson等研究发现，烟气中的Ca会与SO2反应生成CaSO4并在催化剂表面和孔道沉积，造成催化剂活性卞降。本研究结果中也可以发现S元素在旧催化剂中得到了积累。另外，Nicosia等发现，Ca能够与碱金属一样与催化剂表面的V-OH酸位点发生反应，从而使得催化剂吸附NH3的能力下降，造成催化剂活性下降。

2.2再生研究

基于前文分析，旧催化剂并未发生烧结及严重磨损等不可逆失活，针对其堵塞、碱金属、碱土金属中毒和活性成分流失造成的失活均可通过合理的再生方法恢复其活性。本研究设计的再生工艺流程见图7。

(1)清灰:利用几压缩空气对催化剂进行吹扫，去除催化剂表面的浮尘。

(2)水洗:利用去离子水对催化剂进行清洗，用来进一步去除催化剂表面的灰尘及其他水溶性盐类物质。

(3)酸洗:利用酸液清洗导致催化剂中毒的碱金属碱土金属二

(4J再生液浸渍:为了补充催化剂运行过程及再生过程流失的活性物质。

(5)微波锻烧:为了增加催化剂的比表面积和孔容，从而提高催化剂的脱硝效率，同时微波般烧还有利于提高催化剂的机械强度。

图7催化剂再生工艺路线

从上文的分析可以看出，再生过程最关键是酸液及再生液的选择。对碱金属中毒的催化剂，主要采用H2SO4,HNO3, HCl等酸液，然而硝酸根和氯离子会占据催化剂的活性中心，导致催化剂微中毒，因此本文选取H2SO4作为酸洗液，其中硫酸根能够增加催化剂的酸性位点，提高再生催化剂对氨的结合能力。针对本次失活催化剂存在的V元素流失的现象，选择偏钒酸按为主要成分的再生液。采用上述流程对旧催化剂进行了再生，再生催化剂的脱硝效率见表4，从中可以看出，再生后催化剂的脱硝效率有了明显的提升，达到了新鲜催化剂的95%。

表4再生催化剂的脱硝效率

导致SCR脱硝催化剂失活的原因有多种，本文的研究发现，堵塞、碱金属、碱土金属中毒和活性成分流失是造成催化剂失活的主要原因。烟气中的飞灰颗粒及脱硝副反应过程中生成的硫酸盐造成催化剂孔道堵塞，阻碍了NH3,NOx,O2到达催化剂的表面，从而影响了催化剂的脱硝效率。碱金属与碱土金属能与催化剂的酸位点发生反应造成催化剂吸附NH3的能力下降，同时碱土金属能与SO2反应生成硫酸盐造成催化剂孔道堵塞。运行过程中活性成分的流失同样导致了催化剂活性的下降。

催化剂的失活原因分析及合理的再生工艺是催化剂再生的重要前提。本文有针对性地设计了再生工艺流程，将失活催化剂的脱硝效率恢复到新催化剂的95%。这对于脱硝催化剂的再生具有重要的指导意义。

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