[发明专利]用于处理具有积聚的铁化合物的SCR催化剂的方法

说明书

 发明领域

本公开描述了用于处理并再生出具有一种或多种铁化合物的积聚物的选择性催化性还原(SCR)催化剂的新方法。

发明背景

高温热过程，例如在发电厂中利用化石燃料生成蒸汽用于发电，经常产生环境有害的副产物。这些化合物，包括氮氧化物(NO_x)和二氧化硫(SO₂)，必须在气体释放入环境之前，例如在离开发电厂并接触环境之前从从高温热过程的烟道气中除去。

    烟道气脱硫，例如除去SO₂，可以通过应用其中使燃烧过程中生成的SO₂氧化成SO₃的已知方法实施。这在烟道气暴露于还原催化剂之前进行。SO₃随后可以被吸收入碱性溶液中并且从过程中除去，通常采取石膏的形式。

    用于从烟道气移除氮氧化物的标准是选择性催化性还原(SCR)方法，其中将还原剂(一般是氨)注射入并混入烟道气中，并经催化反应室排放，在所述催化反应室中催化剂通过还原剂促进NO_x的还原以形成元素氮(N₂)和水。

    一种在SCR催化剂和烟道气组分之间的不希望的副反应是剩余的SO₂转化成SO₃。例如，烟道气中剩余的SO₂可以部分地氧化成SO₃，后者随后可以与烟道气中的水反应以产生硫酸(H₂SO₄)。烟道气流中的硫酸可能导致腐蚀催化剂下游的设备中的钢表面，例如低于硫酸露点的表面。此外，出于环境原因，H₂SO₄气溶胶粒子排放进入大气也是不希望的。

    所述催化剂，在某些实施方案中称作DeNOx催化剂，可以由二氧化钛构成，所述二氧化钛含有过渡金属(例如，钒、钼和钨)的氧化物来充当催化活性成分。在特定的实施方案中，可以将所述催化剂以蜂巢方式或作为波纹结构布置在平板上并且总体上设置成与烟道气流动的方向平行。然而，在发电厂的运行期间，催化剂发生活性和效率的丧失，例如，因飞灰堵塞和/或烟道气中所含的某些化合物使活性成分失活所致。在这些化合物当中例如包括基于钠(Na)、钾(K)、砷(As)和磷(P)的盐，以及其他化合物。

    除这些化合物之外，铁化合物和/或铁盐可以物理地和化学地与催化剂表面结合，从而进一步降低催化剂的性能。研究表明铁离子可能是在发电厂中SCR催化剂常规运行期间增强且不希望的SO₂至SO₃转化的主要原因。铁污染可能来自多种来源，包括发电厂中燃烧的燃料。例如，取决于煤炭的来源和年龄，天然铁含量可以是相对于煤炭中矿物质组分的总量，约重量5%至约8重量%。

    通常已知，在SCR催化剂的再生期间，无机酸如硫酸(H₂SO₄)和氢氯酸(HCl)，可以用来清洁并恢复催化剂，如通过浸泡步骤和中和步骤。无机酸一般无气味，这是使用它们的的另一个优点。尤其，硫酸是相对廉价的并且是市售的。此外，使用硫酸的原因还在于，SO₂和SO₃也可以存在于烟道气并且在发电厂设施中在运行期间由催化剂收集，并且当催化剂淹没于水或另一种水溶液中时，将SO₂或SO₃从催化剂除去并且形成稀释的硫酸溶液。然而，用硫酸处理催化剂具有缺点，因为稀释的水溶液中的的₂SO₄也腐蚀催化剂的钢壳体。催化剂壳体的腐蚀也可以导致释放水溶性铁化合物，所述水溶性铁化合物可以渗透SCR催化剂的孔，从而进一步增强不希望的SO₂至SO₃转化过程。