SCR催化劑的砷中毒研究進展

第第#頁共6頁SCR催化劑的碑中毒研究進展【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注的問題。本文主要介紹了SCR催化劑碑中毒的機理，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，也是形成光化學煙霧、酸雨污染及破壞臭氧層的主要物質。如何有效控制NOx排放已成為當前環(huán)境保護中令人關注的重要課題。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,因其技術成熟、脫硝率高、無二次污染等特點，在眾多脫硝技術中已成為現(xiàn)階段世界上應用最為廣泛的煙氣脫硝技術。采用SCR技術的關鍵問題是選擇優(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，延長催化劑的使用壽命對降低SCR系統(tǒng)的運行費用意義重大。在實際情況中，種中毒是引起催化劑鈍化的常見原因之一，如果煤中珅的質量分數(shù)超過3X10-6,SCR催化劑壽命將降低30%左右。.煤燃燒時碑的遷移煤炭是一種復雜的天然礦物，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，小部分為有機物形態(tài)。因As在煤中的賦存狀態(tài)不同，燃煤過程中碑釋放的難易程度也不同。As是在煤的燃燒過程中由于高溫和強烈的氧化作用釋放出來的，若把燃煤產(chǎn)物分成底渣、除塵器飛灰和進入大氣的煙氣三個部分，有文獻表明As在飛灰中富集的濃度明顯高于底灰中的濃度?？梢?，煤燃燒后確主要存在飛灰中。.催化劑珅中毒機理煤在燃燒過程中由于高溫和強烈的氧化作用，會釋放出碑(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)擴散進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)生反應生成As205。同時As2()3擴散進入催化劑，并固化在活性和非活性區(qū)域，使反應氣體在催化劑內(nèi)的擴散受到限制，且毛細管遭到破壞，形成一個碑的飽和層。碑飽和層幾乎沒有活性，這個飽和層阻擋反應物擴散到催化劑內(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。碑中毒機理.避免催化劑碑中毒的方法對催化劑本身而言，可以通過改善催化劑的化學特性和物理特性兩方面來避免催化劑碑中毒。改善催化劑的化學特性，一是改變催化劑的表面酸位點，使催化劑對種不具有活性，從而不吸附氧化碑；另一種方法是通過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作為前驅物制得Ti02-V205-Mo()3催化劑具有較強的抗碑中毒能力。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。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；另一方面通過優(yōu)化孔結構來防止催化劑碑中毒，有文獻報道的托普索公司生產(chǎn)的DNX催化劑經(jīng)過優(yōu)化后具有微、中、大3種孔結構且具備高孔隙性，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方法減少煙氣中的確含量可有效降低種對催化劑的中毒作用。如煤燃燒前，采用物理化學方法在減少原煤灰分中的As元素量；燃燒和反應過程中加入添加劑(主要是通過鈣抑制，如高嶺土、石灰石、醋酸鈣等）能夠有效降低反應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，也可以通過改造鍋爐來降低催化劑碑中毒，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重。.SCR催化劑的再生技術考慮到催化劑的運行成本和催化劑處置的難度，對采用SCR技術的燃煤電站而言，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，這些再生技術都可使催化劑恢復到較高的活性。針對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間，隨后過剩的的堿用無機或有機酸進行中和處理，將處理好的催化劑干燥后用活性元素的水溶性化合物進行浸漬。研究表明，利用酸堿組合式處理方法對As203中毒SCR催化劑進行再生，能有效去除毒性物質，再生后的催化劑在SCR反應中表現(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：(1)清洗的同時又能同時補充活性成分，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到9096?105%；(2)經(jīng)過再生后的催化劑完全能夠被繼續(xù)正常使用，使用壽命可以達到新催化劑的95%以上。.前景與展望在我國煙氣脫硝工程將是繼煙氣脫硫工程之后的第二個火電廠環(huán)保工程高峰，在環(huán)境問題日益嚴重的情況下，SCR脫硝技術被更廣泛的應用，所以提高SCR催化劑的催化效果是一個重要的課題，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程中的關鍵問題，雖通過化學和物理特性避免中毒已在應用，但再生技術效果更好?！緟⒖嘉墨I】[1]孫克勤，鐘秦，于愛華.SCR催化劑的種中毒研究[J].中國環(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展[J].環(huán)?？茖W與技術，2010,33(9)：98-101.[3]徐曉亮，黃麗娜，繆明烽.SCR脫硝催化劑循環(huán)再利用的研究進展[J].環(huán)境與安全，2011,6