SCR脱硝催化剂硫酸钙失活及再生试验

北极星环保网讯:对工业用某脱硝催化剂样品进行了模拟硫酸钙(CaSO4)失活以及失活后再生的试验研究。试验在不同的再生药剂及再生条件下，用X射线衍射、X射线荧光光谱和比表面积分析等方法对再生前后的催化剂进行了表征，在实验室模拟烟气条件下对催化剂再生效果进行了分析。

研究发现：催化剂微孔被CaSO4堵塞或覆盖后，脱硝效率明显下降;酸X清洗能够清除部分钙化合物，但无法清洗CaSO4;螯合剂Y与氨水配制的溶液可有效去除CaSO4，同时恢复比表面积，且碱性条件下清洗效果更好;经过螯合剂Y溶液清洗后的催化剂活性物质V有所下降，这会降低催化剂的脱硝效率，利用钒盐负载液NH4VO3浸渍后干燥焙烧，可实现对催化剂活性物质钒氧化物的补充，并将催化剂的脱硝效率恢复至新催化剂水平。

关键词：SCR脱硝;催化剂;硫酸钙;失活;再生;脱硝效率;钒盐负载液

燃煤火电厂多采用V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术。由于其催化剂长期在恶劣条件下运行，导致催化剂脱硝性能降低、使用寿命缩短，且尚无成熟的SCR脱硝催化剂回收技术，因此对失活催化剂进行再生成为一种经济环保的方法。

Ca元素广泛存在于各煤种之中，而某些燃煤电站燃用的煤种，如我国的高钙神华烟煤[1]和美国的PRB次烟煤[2-3]中就含有大量的CaO。随着Ca含量的升高，烟气飞灰的黏附性会增加，更易覆盖在催化剂的表面或进入微孔。

同时，由于SCR脱硝催化剂对SO2的氧化有催化作用，其生成的SO3会与CaO反应生成CaSO4，形成低孔隙度的釉质层，而进入到催化剂微孔内黏附有CaO的颗粒与SO3接触反应后会进一步增加颗粒粒径，直至微孔被完全堵塞[4-5]。

此外，Ca所代表的碱土金属还可能会造成催化剂的化学失活，虽然Ca的化学毒性较碱金属更低，但在物理失活与化学失活的综合作用下，也可能会降低催化剂的脱硝效率[6-8]。

文献[9]提出了一种在线再生CaSO4遮蔽催化剂的方法，在温度大于280℃条件下，用喷氨装置向反应器内通入甲烷、氢气等还原性气体，将CaSO4转化成CaO，然后用吹灰器将CaO移除。该方法中需要使用还原性气体，风险较高，且需要在线运行过程中经常性地使用才能起到最佳效果，但不能用于离线清洗。

目前，对失活SCR脱硝催化剂离线再生的研究主要针对碱金属中毒，多采用稀强酸溶液清洗[10-13]。然而一般强酸溶液无法有效清洗引起催化剂失活的Ca。离线清洗中压缩空气和高压水冲洗等物理手段可以移除部分引起表面遮蔽的较疏松的CaSO4，但对于致密的釉质层和微孔中的堵塞物则效果欠佳。

目前，针对CaSO4引起的催化剂失活离线溶液清洗方法鲜见研究和报道。对此，本研究以某电厂SCR脱硝催化剂为试验对象，制备了模拟CaSO4失活催化剂，对失活催化剂进行了表征研究，并用螯合剂Y溶液对其进行清洗再生，提出了一种CaSO4失活SCR脱硝催化剂的离线清洗再生方法。

1试验部分

1.1 CaSO4失活催化剂制备

制备CaSO4失活催化剂的主要步骤[6]：1)选取某新V2O5-WO3/TiO2蜂窝状SCR脱硝催化剂切割成3cm×3cm×15cm的条状样品，称为新催化剂;

2)配制质量分数分别为6%、12%和18%的醋酸钙溶液，将样品分别完全浸没在3种醋酸钙溶液中，吸收溶液至饱和;

3)将催化剂在110℃条件下烘干2h，然后将其置于自制的SCR脱硝反应装置的反应器内，在400℃下通入体积分数为100L/L的SO2气体5h，得到CaSO4失活催化剂，分别编号为Ca1、Ca2、Ca3。

1.2 CaSO4失活催化剂再生

在25℃下，将Ca2样品分别浸没在0.5mol/L的酸X或去离子水中清洗30min，清洗完成后在去离子水中漂洗30min。然后将催化剂样品在110℃下干燥1h，在400℃下煅烧2h，得到的催化剂分别记为Ca2-X和Ca2-deion。

配制了质量分数为15%的螯合剂Y水溶液清洗CaSO4失活催化剂。在水中加入螯合剂Y后，逐渐加入氨水，调整pH值到10。在25℃下，将3种CaSO4失活催化剂样品浸没在螯合剂Y溶液中清洗30min，然后重复上述漂洗及干燥、煅烧过程，得到的催化剂分别记为Ca1-15Y10、Ca2-15Y10和Ca3-15Y10。

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