[发明专利]一种去除失活SCR脱硝催化剂表面铁化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种失活SCR脱硝催化剂的清洗方法，特别是一种中性清洗液去除失活SCR脱硝催化剂表面铁化合物的方法。

背景技术

在众多的烟气脱硝技术中，选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝技术是目前国内外火电厂应用最广泛、最成熟、有效的烟气脱硝技术。脱硝催化剂作为SCR脱硝技术核心，商用SCR催化剂大部分是采用V₂O₅、WO₃或MoO₃等作活性组分，二氧化钛(TiO₂)为载体。

但是，由于受烟气中存在灰分、杂质和有毒有害化学成分的影响，SCR催化剂的催化活性会不断下降直到彻底失去活性。催化剂失活主要包括催化剂孔道堵塞、催化剂表面覆盖、化学中毒、催化剂的机械破坏等原因。其中，当电站锅炉使用含Fe燃煤时，由烟气带入的铁化合物会覆盖在脱硝催化剂表面。Gao等指出(Gao,Ruihua Zhang,et al.Enhanced catalytic performance of V₂O₅–WO₃/Fe₂O₃/TiO₂microspheres for selective catalytic reduction of NO by NH₃.Catalysis Science&Technology,2013,1:191)钒钛系催化剂表面铁富集会同时促进如下两个反应：

(1)NO催化还原反应：4NO+4NH₃+O₂＝4N₂+6H₂O

(2)SO₂催化氧化反应：2SO₂+O₂＝2SO₃

其中，第一个反应是有利于脱硝反应，第二个反应是最不希望发生的副反应，即烟气中的SO₂被催化氧化生成SO₃。因为，生成的SO₃不仅会与烟道气中的水蒸气形成气态硫酸腐蚀设备，SO₃还会与逃逸的NH₃和水蒸气反应生成硫酸氢铵(ABS)。硫酸氢铵是类似于液态的粘性物体，当有飞灰流经时，更容易在空预器中低温段的表面沉积，引起腐蚀、堵塞、热效率下降和压降上升等问题，严重时影响锅炉的正常运行。另外，SO₃会引起烟气酸露点升高，使排烟温度及空气预热器出口的温度升高，降低锅炉热效率。SO₃造成的蓝烟使排烟的不透明度增加，而且SO₃在排烟时已经转化成硫酸，直接造成酸雨污染。基于SO₂氧化的危害性，在SCR工程中，除了规定脱硝效率外，对SO₂氧化率也有严格限制。SO₂/SO₃转化率是SCR脱硝系统中的一个重要指标，《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法(HJ562—2010)》中亦明确规定SO₂/SO₃转化率不大于1％。

SCR催化剂脱硝效率随着催化剂中Fe元素含量的增加而提高，而SO₂/SO₃转化率却随之呈指数上升，增幅要高于脱硝效率的提高，这是非常不利的。因此，脱硝催化剂表面Fe含量有严格限制，失效脱硝催化剂表面的Fe化合物清洗与控制具有极其重要的现实意义。美国专利US7858549B2介绍了一种去除SCR催化剂中铁化合物的方法，其强调将催化剂置于pH为0.5～4.0的水溶液中。其所述清洗剂包括有机酸(草酸等)和无机酸(硫酸、氢氟酸等)，所公开的方法能有效地去除聚积在催化剂表面的铁化合物，但由于硫酸和氢氟酸为强酸，会腐蚀催化剂钢基板和催化剂本体，会导致脱硝催化剂(尤其板式催化剂)机械强度大幅下降，同时降低了活性组分对钢基板的附着能力，这些都严重影响了催化剂的再生质量和再生性能。

因此，开发出一种有效脱除失活SCR脱硝催化剂表面铁化合物且不破坏SCR脱硝催化剂强度的方法具有极其重要的现实意义。

发明内容