SCR催化劑的砷中毒研究進(jìn)展

第第#頁(yè)共6頁(yè)SCR催化劑的碑中毒研究進(jìn)展【摘要】在煙氣脫硝系統(tǒng)中，選擇性催化還原催化劑的中毒和再生是廣泛關(guān)注的問(wèn)題。本文主要介紹了SCR催化劑碑中毒的機(jī)理，及避免催化劑種中毒的方法和催化劑種中毒的催化劑再生?！娟P(guān)鍵詞】選擇性催化還原；催化劑；碎中毒0.前言燃煤電廠排放的氮氧化物(NOx)是主要大氣污染物之一，也是形成光化學(xué)煙霧、酸雨污染及破壞臭氧層的主要物質(zhì)。如何有效控制NOx排放已成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)中令人關(guān)注的重要課題。而選擇性催化還原法(SCR)將煙氣中的氮氧化合物(NOx)還原為N2,因其技術(shù)成熟、脫硝率高、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，在眾多脫硝技術(shù)中已成為現(xiàn)階段世界上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。采用SCR技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題是選擇優(yōu)良的催化劑，它的性能直接影響到SCR系統(tǒng)的整體脫硝效果，所以研究催化劑中毒的原因，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命對(duì)降低SCR系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用意義重大。在實(shí)際情況中，種中毒是引起催化劑鈍化的常見(jiàn)原因之一，如果煤中珅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)3X10-6,SCR催化劑壽命將降低30%左右。.煤燃燒時(shí)碑的遷移煤炭是一種復(fù)雜的天然礦物，各種煤中碑的含量變化很大，煤中的碑多數(shù)以硫化碑或硫神鐵礦(FeS2?FeAs2)等形式存在，小部分為有機(jī)物形態(tài)。因As在煤中的賦存狀態(tài)不同，燃煤過(guò)程中碑釋放的難易程度也不同。As是在煤的燃燒過(guò)程中由于高溫和強(qiáng)烈的氧化作用釋放出來(lái)的，若把燃煤產(chǎn)物分成底渣、除塵器飛灰和進(jìn)入大氣的煙氣三個(gè)部分，有文獻(xiàn)表明As在飛灰中富集的濃度明顯高于底灰中的濃度?？梢?jiàn)，煤燃燒后確主要存在飛灰中。.催化劑珅中毒機(jī)理煤在燃燒過(guò)程中由于高溫和強(qiáng)烈的氧化作用，會(huì)釋放出碑(As),引起催化劑中毒。SCR催化劑的碑中毒是由氣態(tài)碑的化合物(As203)擴(kuò)散進(jìn)入催化劑表面及堆積在催化劑小孔中，然后在催化劑的活性位置與02發(fā)生反應(yīng)生成As205。同時(shí)As2()3擴(kuò)散進(jìn)入催化劑，并固化在活性和非活性區(qū)域，使反應(yīng)氣體在催化劑內(nèi)的擴(kuò)散受到限制，且毛細(xì)管遭到破壞，形成一個(gè)碑的飽和層。碑飽和層幾乎沒(méi)有活性，這個(gè)飽和層阻擋反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑內(nèi)部，這種阻礙能力的大小與種飽和層的厚度成正比，所以催化劑表面活性被碑破壞，內(nèi)部催化劑保持初始活性。也有研究顯示As2()3濃縮在催化劑孔洞內(nèi)物理堵塞催化劑，引起催化劑失活。碑中毒機(jī)理.避免催化劑碑中毒的方法對(duì)催化劑本身而言，可以通過(guò)改善催化劑的化學(xué)特性和物理特性兩方面來(lái)避免催化劑碑中毒。改善催化劑的化學(xué)特性，一是改變催化劑的表面酸位點(diǎn)，使催化劑對(duì)種不具有活性，從而不吸附氧化碑；另一種方法是通過(guò)采用鈿和鋁的混合氧化物，經(jīng)高溫煨燒獲得穩(wěn)定的催化劑，使碑吸附的位置不影響SCR的活性位。研究表明，以V9Mo6040作為前驅(qū)物制得Ti02-V205-Mo()3催化劑具有較強(qiáng)的抗碑中毒能力。該催化劑吸收碑化物的容量明顯增加，從而使得催化劑抗種中毒的性能增強(qiáng)。改善催化劑的物理特性，一方面可使用蜂窩式催化劑有效的降低表面碑的濃度；另一方面通過(guò)優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)來(lái)防止催化劑碑中毒，有文獻(xiàn)報(bào)道的托普索公司生產(chǎn)的DNX催化劑經(jīng)過(guò)優(yōu)化后具有微、中、大3種孔結(jié)構(gòu)且具備高孔隙性，可有效克服毒物的沉積和聚積，是一種高效催化劑。此外，在燃燒各階段，采用一系列物理化學(xué)方法減少煙氣中的確含量可有效降低種對(duì)催化劑的中毒作用。如煤燃燒前，采用物理化學(xué)方法在減少原煤灰分中的As元素量；燃燒和反應(yīng)過(guò)程中加入添加劑(主要是通過(guò)鈣抑制，如高嶺土、石灰石、醋酸鈣等）能夠有效降低反應(yīng)器入口氣相中珅的濃度；尾部噴射添加劑（如活性炭、硅藻土等）粉末，使吸附后的As元素不易淋濾等。另外，也可以通過(guò)改造鍋爐來(lái)降低催化劑碑中毒，如在干法排渣鍋爐中，催化劑種中毒不嚴(yán)重；但在液態(tài)排渣鍋爐中，由于靜電除塵器后的飛灰再循環(huán)，造成催化劑碑中毒比較嚴(yán)重。.SCR催化劑的再生技術(shù)考慮到催化劑的運(yùn)行成本和催化劑處置的難度，對(duì)采用SCR技術(shù)的燃煤電站而言，催化劑再生是處理催化劑的首選方法。目前，常用的再生方法有：水洗再生、熱再生、熱還原再生、酸液處理和S02酸化熱再生等，這些再生技術(shù)都可使催化劑恢復(fù)到較高的活性。針對(duì)于催化劑神中毒的再生，較好的方法是酸堿組合式處理催化劑再生。其過(guò)程為先將中毒的催化劑置于一定濃度的堿溶液中浸泡若干時(shí)間，隨后過(guò)剩的的堿用無(wú)機(jī)或有機(jī)酸進(jìn)行中和處理，將處理好的催化劑干燥后用活性元素的水溶性化合物進(jìn)行浸漬。研究表明，利用酸堿組合式處理方法對(duì)As203中毒SCR催化劑進(jìn)行再生，能有效去除毒性物質(zhì)，再生后的催化劑在SCR反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的脫硝活性。而且在上述碑中毒的催化劑再生中，也在一定程度上也可以消除堿金屬催化劑中毒。另外，常州肯創(chuàng)環(huán)境公司發(fā)明了一種SCR脫硝催化劑清洗再生液，該清洗一再生液的有益效果至少有以下兩點(diǎn)：(1)清洗的同時(shí)又能同時(shí)補(bǔ)充活性成分，因此可以顯著提高失活的催化劑活性，催化劑再生后活性可恢復(fù)到9096?105%；(2)經(jīng)過(guò)再生后的催化劑完全能夠被繼續(xù)正常使用，使用壽命可以達(dá)到新催化劑的95%以上。.前景與展望在我國(guó)煙氣脫硝工程將是繼煙氣脫硫工程之后的第二個(gè)火電廠環(huán)保工程高峰，在環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的情況下，SCR脫硝技術(shù)被更廣泛的應(yīng)用，所以提高SCR催化劑的催化效果是一個(gè)重要的課題，降低催化劑的使用成本和避免其中毒具有極大意義。選擇催化還原催化劑中毒是煙氣脫硝過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，雖通過(guò)化學(xué)和物理特性避免中毒已在應(yīng)用，但再生技術(shù)效果更好?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]孫克勤，鐘秦，于愛(ài)華.SCR催化劑的種中毒研究[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008,14(1)：40-42.[2]王靜，沈伯雄，劉亭，田曉娟.銳鈦基SCR催化劑中毒及再生研究進(jìn)展[J].環(huán)?？茖W(xué)與技術(shù)，2010,33(9)：98-101.[3]徐曉亮，黃麗娜，繆明烽.SCR脫硝催化劑循環(huán)再利用的研究進(jìn)展[J].環(huán)境與安全，2011,6