[发明专利]一种柴油机排气后处理中SCR脱硝催化剂的再生方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及一种SCR（选择性催化还原）脱硝催化剂的再生技术，尤其是涉及一种柴油机排气后处理中SCR脱硝催化剂的再生方法及装置。

背景技术

船舶的主推进动力装置通常采用的是大型柴油机，由于大型柴油机的燃料一般为含硫量高、含杂量高的重油，因此船舶排放的废气中含有大量的NO_x、SO_x和PM2.5。据报道，上海港船舶排放的SO_x、NO_x和PM2.5分别占到全市排放清单总量的12.0%、9.0%和5.3%；青岛市船舶排放的大气污染物对市区环境空气中的SO_x和NO_x浓度贡献分别约占8.0%和12.9%。可见，船舶排放的废气对于港口及沿海大气造成的污染是不可忽视的，而且，全球航行的远洋船舶对于大气的污染并非局部的，它的排放对整个地球大气环境造成影响。

鉴于船舶排放的废气的严重污染，国际海事组织于2008年10月通过了附则VI“防止船舶造成大气污染规则”的修正案，制定了更加严格的船舶SO_x、NO_x排放法规。根据附则VI修正案，到2016年，低速柴油机NO_x的排放限值要从17.0g/(kW·h)降至3.4 g/( kW·h)，高速柴油机NO_x的排放限值要从9.8 g/( kW· h)降至1.96 g/( kW·h)。面对如此严格的国际排放法规，单纯的机内净化已很难满足要求，机内净化与排气后处理相结合将成为解决NO_x排放的必然选择，而选择性催化还原（SCR）脱硝技术被公认为最有效的降低NO_x排放的船舶排气后处理技术。

但值得注意的是船舶用SCR脱硝系统在使用过程中遇到了一个十分严重的问题，这就是催化剂孔道表面上的微粒沉积问题。大量又细又粘的柴油机排气微粒极易在催化剂孔道表面上沉积，堵塞孔道，覆盖催化剂活性点位，使催化剂活性迅速下降，严重制约了SCR脱硝催化剂在船舶上的使用。

SCR脱硝催化剂在电站已有广泛应用，有很多经验可以借鉴。SCR脱硝催化剂在电站使用过程中随着时间的增加，会出现飞灰引起的催化剂堵塞、硫酸盐引起的堵塞、催化剂碱金属中毒、砷中毒等失效现象，活性逐渐下降，一般使用3年就需要更换。对更换下来的失效催化剂移到再生器或再生床中再生，再生后返回使用，根据国外经验，再生费用只占新购买新鲜催化剂费用的10%。针对不同的失效机理，要用不同的再生方法。对于电站SCR脱硝催化剂上的积灰和积炭，通常采用吹和洗的方法再生。也有提出采用烧炭再生法去除积炭，但由于积炭的起燃温度高于目前常用的SCR商用催化剂的许可温度上限，采用以氧为氧化剂的高温烧炭再生法很容易引起催化剂的烧结，所以高温烧炭再生法还没有实际使用。

中国公告的发明专利“一种钒钛基烟气脱硝催化剂的臭氧处理再生方法及装置”（公告号：CN102133547A）公开了臭氧低温烧炭再生法，其包括以下步骤：将失活烟气脱硝催化剂装入催化剂再生反应床中；将臭氧-空气混合气体通入催化剂再生反应床；在-25～125℃氧化10～120min，氧化后即完成烟气脱硝催化剂的再生过程。中国公开的发明专利申请“一种钒钛基脱硝催化剂的双处理清洗再生方法”（公开号：CN103386313A）公开了先用臭氧烧炭、再用活性补充液处理的再生方法，其包括以下步骤：将失活的蜂窝状钒钛基脱硝催化剂移置于催化剂再生反应器中；将臭氧浓度为160～200mg/L的空气-臭氧混合气体，以2～4m/min的流速充入催化剂再生反应器中，在10～20℃的条件下氧化处理50～70 min，得再生钒钛基脱硝催化剂。这两种催化剂再生方法的共同点是：1）更换下来的催化剂需移至催化剂再生反应床（或再生反应器）内再生；2）在-25～125℃或10～20℃的温度下用空气-臭氧混合气体氧化处理。

上述应用于电站的吹和洗再生方法对清除积存于船舶柴油机SCR脱硝催化剂上的微粒是不适合的，原因是：柴油机排气中有大量又细又粘的微粒，极易在催化剂孔道表面牢固粘结，因此不易靠吹灰清除。

上述两个专利公开的催化剂再生方法对清除积存于船舶柴油机SCR脱硝催化剂上的微粒也是不适合的，原因是：柴油机排气中有大量又细又粘的微粒，极易在催化剂孔道表面牢固粘结，催化剂孔道堵塞速度快，短时几天，长时1～2个月就需要停机清除微粒，对于这种需要频繁再生的情况，将失效催化剂转移到再生器去异地再生，费时误工，显然是不适合的。

发明内容