SCR脱硝催化剂硫酸钙失活及再生试验

由于溶液的pH值会影响螯合剂Y螯合Ca离子的能力和催化剂中V的流失程度。配制了pH值约为6，质量分数约为15%的螯合剂Y溶液，在25℃下将3种CaSO4失活催化剂样品浸没在溶液中30min，然后重复上述漂洗及干燥、煅烧过程，得到的催化剂记为Ca1-15Y6、Ca2-15Y6和Ca3-15Y6。

分别配制质量分数为3%和10%的螯合剂Y溶液，用氨水调整溶液pH值至10，将Ca2样品分别浸没在上述2种溶液中30min，重复漂洗及干燥、煅烧过程，得到的催化剂分别记为Ca2-3Y10和Ca2-10Y10。

配制了质量分数为0.25%的NH4VO3负载液，将Ca2-15Y10样品在负载液中浸渍负载，然后在400℃煅烧2h，得到清除CaSO4之后又负载V的催化剂样品，记为Ca2-15Y10-V。

1.3催化剂表征

采用X’pertPowder型X射线晶体衍射仪(XRD)分析催化剂样品晶相;采用S4PIONEER型X射线荧光光谱仪(XRF)分析催化剂样品元素含量;采用NOVA4200e型全自动比表面及孔隙度分析仪(BET)分析催化剂样品比表面积。

1.4催化剂脱硝效率试验条件

催化剂的脱硝效率测试在自制的脱硝反应装置上进行。利用质量流量计控制模拟烟气入口处NO质量分数为400×10-6，

NH3质量分数为400×9010-6，SO2质量分数为500×10-6，O2质量分数为3%。

N2为载气，利用转子流量计控制。空速(GHSV)固定为7000h-1。进出口气体各组分采用NGA2000型烟气分析仪在线测量。温度区间设为280~420℃。

2试验结果与讨论

2.1 CaSO4失活催化剂

各催化剂样品主要成分质量分数见表1。表1各催化剂样品中主要成分质量分数对比表1中新催化剂与3组CaSO4失活催化剂元素质量分数可知，经过醋酸钙浸泡再通SO2气体后，催化剂样品中Ca和S质量分数都有大幅上升，但2种元素上升的比例并不相同，将质量增加量换算到以摩尔为单位后发现，Ca质量分数增加量为S增加量的1.4~1.7倍，可知最终催化剂中大部分Ca的存在形式不含S，其余Ca可能以CaSO3等形式存在。

对比表1中利用酸X和去离子水对CaSO4失活催化剂样品Ca2的清洗效果，发现利用去离子水仅能去除质量分数1%以内的Ca及S。酸X清洗后的催化剂样品中Ca质量分数下降28.3%，S仅下降1.56%，可以初步推测清洗掉的Ca并非来自CaSO4。

对比不同程度CaSO4失活催化剂经pH=6或10的质量分数15%的螯合剂Y溶液清洗后的元素质量分数可见，Ca1、Ca2和Ca3催化剂中Ca和S元素均有所下降。

图1将螯合剂Y溶液清洗后各催化剂样品Ca和S质量分数下降幅度(清洗后Ca或S的降低值与失活催化剂相应元素较新催化剂增加值之比)进行了对比。

由图1可见：pH=10条件下螯合剂Y溶液能够清洗掉更多的Ca，约为pH=6条件下的2.5倍;且Ca1-15Y10和Ca2-15Y10中的Ca与S质量分数均下降了95%以上，最终其质量分数与新催化剂基本相同，可以认为已将造成催化剂失活中的CaSO4完全清除。

失活后及清洗后催化剂中外来钙硫摩尔比见表2。

由表2可见：CaSO4失活程度不同的3组催化剂中Ca增加量与S增加量摩尔比分别为1.413、1.576和1.726;排除pH=10条件下将CaSO4完全清除的Ca1、Ca2样品，可以看到采用不同pH值的螯合剂Y溶液清洗后，催化剂中外来Ca和S摩尔比与清洗前无显著变化。

从图1中也可以看到，6组样品Ca和S质量分数的下降幅度相近，说明Ca与S以一定的比例被清除。结合表2和图1推测，螯合剂Y溶液对造成催化剂失活的CaSO4及其他Ca盐的清洗并没有选择性，均有良好的溶解能力。

分析表1中使用螯合剂Y溶液清洗失活样品的元素质量分数可知，pH值除了影响Ca的清洗效果外，还对V的质量分数有显著影响。以对Ca2样品的清洗为例，pH=6时V质量分数下降了9.0%，而pH=10时V质量分数下降了23.7%。

清洗剂溶质的质量分数也是影响清洗的重要因素。因此，有必要探究螯合剂Y质量分数下降对Ca清洗效果以及V流失的影响。表1中Ca2失活催化剂样品用质量分数为3%、10%和15%的螯合剂Y溶液在pH=10条件下清洗后，V质量分数分别下降了14.1%、20.3%和23.7%，但其Ca质量分数分别下降了30.4%、85.6%和98.8%。

延伸阅读：

燃煤机组SCR脱硝催化剂性能评价与寿命管理系统

脱硝催化剂的再生及回收技术全解析

造成SCR脱硝催化剂失活的关键物质及预防