一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于環(huán)保技術(shù)和脫硝催化領(lǐng)域，具體涉及一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法。本發(fā)明專利技術(shù)首先對廢棄SCR脫硝催化劑進行吹灰除雜，然后依次用去離子水和酸溶液進行超聲清洗，隨后將催化劑粉碎并進行結(jié)構(gòu)調(diào)整，最后采用等體積浸漬法進行活性負載，所得物料經(jīng)成型、干燥、焙燒獲得循環(huán)再利用催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)中的方法工藝簡單，具有較強的可操作性，適合大規(guī)模生產(chǎn)，循環(huán)再利用催化劑的脫硝效率達到甚至超過新鮮催化劑的水平且SO

Recycling and reusing method for waste SCR denitration catalyst

The invention belongs to the field of environmental protection technology and denitration catalysis, in particular to a recycling and reusing method of a waste SCR denitration catalyst. The invention firstly soot impurity removal of waste SCR denitration catalyst, followed by ultrasonic cleaning with deionized water and acid solution, then the catalyst crushing and restructuring, and finally by impregnation method for active load, the obtained material after molding, drying and roasting to obtain catalyst recycling. The method of the invention has the advantages of simple process, strong operability, suitability for large-scale production, recycling, and the denitration efficiency of the catalyst can reach or even exceed the level of the fresh catalyst, and SO

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法
本專利技術(shù)屬于環(huán)保技術(shù)和脫硝催化領(lǐng)域，具體涉及一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法。
技術(shù)介紹
選擇性催化還原(SCR)法作為目前最成熟的脫硝技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于燃煤電站等行業(yè)的氮氧化物(NOx)排放控制過程，其核心部分是催化劑。在實際使用過程中，催化劑的工作環(huán)境十分惡劣，受多重因素的影響，催化劑因表面活性位點覆蓋、流失或發(fā)生不可逆的化學(xué)變化而逐漸失活，導(dǎo)致催化效率明顯下降，SO2氧化率顯著上升，當(dāng)催化劑不能滿足SCR系統(tǒng)整體脫硝性能要求時，就需按相關(guān)規(guī)定做廢棄處理。據(jù)統(tǒng)計，截止2015年底，我國火電裝機容量達到9.90億kW，全國已投運脫硝機組總?cè)萘考s8.50億kW，占火電裝機容量的85.9％。隨著脫硝機組總?cè)萘康牟粩嘣黾?，屆時將會有大量的SCR脫硝催化劑陸續(xù)淘汰而成為廢棄催化劑。一般商用SCR脫硝催化劑的主要成分為二氧化鈦(TiO2)、三氧化鎢(WO3)(或三氧化鉬(MoO3))和五氧化二釩(V2O5)，其組分V2O5為劇毒物質(zhì)。此外，SCR系統(tǒng)多采用“高塵”布置方式，即布置于省煤器與空預(yù)器之間，導(dǎo)致催化劑在使用過程中吸附了大量的粉煤灰。因而，廢棄SCR脫硝催化劑除本身含有的有毒元素釩以外，還含有一定量的重金屬(如砷、鉛、汞、鎘、鉻和鎳等)。針對廢棄SCR脫硝催化劑，常規(guī)的處理方法一般為填埋或回收。實際上，如果采用循環(huán)再利用技術(shù)對廢棄SCR催化劑進行處理，將具有以下優(yōu)點：(1)與填埋相比，對廢棄催化劑進行循環(huán)再利用，不僅可以變廢為寶、化害為益，節(jié)約資源，還可以解決一系列潛在的環(huán)境污染問題，從而帶來可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益；(2)與回收相比，循環(huán)再利用技術(shù)可實現(xiàn)Ti、W(或Mo)和V等金屬資源的整體循環(huán)再利用，避免了回收技術(shù)中V、W(或Mo)和Ti各自分離與提純的技術(shù)難題。研究和發(fā)展廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用技術(shù)無論從經(jīng)濟發(fā)展的角度還是環(huán)境保護的角度來說都具有重要的意義，有助于實現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。基于上述問題，本專利技術(shù)針對廢棄SCR脫硝催化劑，圍繞著它獨有的物理、化學(xué)特性，以現(xiàn)有的相關(guān)研究為基礎(chǔ)，探索廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，得到了合理有效，適合生產(chǎn)規(guī)模大型化的技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種合理有效的廢棄SCR脫硝催化劑循環(huán)再利用方法，采用本方法所得的循環(huán)再利用催化劑不僅脫硝效率達到甚至超過新鮮催化劑水平，而且SO2氧化率得到了最大限度的控制。根據(jù)本專利技術(shù)提供的方法，該方法包括以下步驟：(1)首先對廢棄SCR脫硝催化劑進行機械吹灰處理，然后依次用去離子水和酸性清洗液進行超聲清洗，隨后進行干燥和粉碎；(2)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(1)中得到的廢棄SCR脫硝催化劑粉末加入到酸性浸出液A中，并在50～180℃下反應(yīng)6～10h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅰ；(3)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(2)中得到的浸取渣Ⅰ加入到酸性浸出液B中，并在50～180℃下反應(yīng)2～5h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅱ；(4)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(3)中得到的浸取渣Ⅱ加入到酸性浸出液C中，并在50～180℃下反應(yīng)0.5～1h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅲ；(5)用去離子水將步驟(4)中所得浸取渣Ⅲ漂洗至pH＝7，隨后進行干燥和粉碎；(6)采用等體積浸漬法在步驟(5)中所得的廢棄SCR脫硝催化劑粉末上負載活性組分和催化助劑：將偏釩酸銨和偏鎢酸銨(或仲鉬酸銨)分別配制成相應(yīng)的鹽溶液，需水量根據(jù)廢棄SCR脫硝催化劑粉末的吸水率計算；然后將上述鹽溶液加入到廢棄SCR脫硝催化劑粉末中，超聲處理并靜置一段時間；隨后對上述物料進行干燥、焙燒，得到粉末狀循環(huán)再利用催化劑；也可按照蜂窩式或平板式催化劑的制備要求，對上述物料進行成型、干燥、焙燒，獲得成型的循環(huán)再利用催化劑。優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，廢棄SCR脫硝催化劑為釩鎢鈦體系或釩鉬鈦體系的蜂窩式、平板式或波紋板式脫硝催化劑。優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，去離子水和酸性清洗液清洗過程中的超聲處理溫度均為40～100℃，超聲處理時間均為10～120min。優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，酸性清洗液為乙酸、磷酸、鹽酸、硫酸或硝酸中的一種或者上述物質(zhì)的任意組合，且濃度滿足0.05～1.0mol/L。優(yōu)選的，所述的步驟(1)、(5)、(6)中，均采用烘箱干燥，干燥溫度為80～150℃，干燥時間為4～12h。優(yōu)選的，所述的步驟(1)、(5)中，廢棄SCR脫硝催化劑經(jīng)粉碎后，粒徑滿足100～500目。優(yōu)選的，所述的步驟(2)中，酸性浸出液A為乙酸、乳酸或苯甲酸中的一種或者上述所述酸的任意組合，且濃度滿足1.5～5.0mol/L。優(yōu)選的，所述的步驟(3)中，酸性浸出液B為甲酸、草酸或磷酸中的一種或者上述所述酸的任意組合，且濃度滿足1.5～5.0mol/L。優(yōu)選的，所述的步驟(4)中，酸性浸出液C為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種或者上述所述酸的任意組合，且濃度滿足0.5～1.5mol/L。優(yōu)選的，所述的步驟(2)、(3)、(4)中，還原劑均為無水亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉、乙二醇、丙三醇、異丙醇、乙醛、甲酸鈉或抗壞血酸中的一種或者上述物質(zhì)的任意組合；還原劑與活性組分五氧化二釩的摩爾比均滿足(5:1)～(10:1)。優(yōu)選的，所述的步驟(6)中，靜置時間為2～24h；焙燒溫度為350～550℃，焙燒時間為1～5h。優(yōu)選的，所述的步驟(6)中，所述成型的循環(huán)再利用催化劑中五氧化二釩、三氧化鎢(或三氧化鉬)所占的質(zhì)量百分含量分別為0.5～3％、1～10％。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)采用特定的物理和化學(xué)方法，可以充分清除沉積在催化劑表面上導(dǎo)致脫硝效率下降和SO2氧化率上升的堿金屬、堿土金屬和氧化鐵等對催化劑有毒害的物質(zhì)，有助于循環(huán)再利用催化劑活性的恢復(fù)和SO2氧化率的控制。催化劑廢棄后，其表面的活性成分遷移團聚，形成聚合態(tài)的釩氧物種甚至形成V2O5晶體，導(dǎo)致SO2氧化率升高。基于此，本專利技術(shù)采用獨特的三級還原梯度酸浸法對循環(huán)再利用催化劑的結(jié)構(gòu)進行改善，具體方法為在還原劑作用下，首先利用弱酸將廢棄SCR脫硝催化劑中的V2O5微晶物種(約占V2O5總量的0～10％)溶解，然后利用中強酸將廢棄SCR脫硝催化劑中的高聚態(tài)釩氧物種(約占V2O5總量的10～25％)溶解，最后利用強酸將廢棄SCR脫硝催化劑中的低聚態(tài)釩氧物種(約占V2O5總量的65～90％)溶解。上述三級還原梯度酸浸過程中酸性逐級增強，溶解時間逐級遞減，以實現(xiàn)不溶解SCR脫硝催化劑中的其他有效成分(二氧化鈦、三氧化鎢、三氧化鉬、氧化硅或氧化鋁等)的情況下，將廢棄SCR催化劑中的釩氧物種選擇性清除。隨后利用等體積浸漬法對催化劑進行活性負載，以高度分散態(tài)的釩氧物種替代廢棄SCR催化劑上殘留的導(dǎo)致SO2氧化率攀升的釩氧物種，所得循環(huán)再利用催化劑的脫硝效率可保證達到95％以上，且其SO2氧化率遠低于傳統(tǒng)的未經(jīng)結(jié)構(gòu)改善的再生催化劑，各方面性能均滿足燃煤電站脫硝工程的要求。本專利技術(shù)中的方法工藝簡單，具有較強的可操作性，適合生產(chǎn)規(guī)模大型化；不僅可以變廢為寶、化害為益，節(jié)約資源，還可以解決一系列潛在的環(huán)境污染問題，從而帶本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：(1)首先對廢棄SCR脫硝催化劑進行機械吹灰處理，然后依次用去離子水和酸性清洗液進行超聲清洗，隨后進行干燥和粉碎；(2)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(1)中得到的廢棄SCR脫硝催化劑粉末加入到酸性浸出液A中，并在50～180℃下反應(yīng)6～10h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅰ；(3)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(2)中得到的浸取渣Ⅰ加入到酸性浸出液B中，并在50～180℃下反應(yīng)2～5h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅱ；(4)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(3)中得到的浸取渣Ⅱ加入到酸性浸出液C中，并在50～180℃下反應(yīng)0.5～1h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅲ；(5)用去離子水將步驟(4)中所得浸取渣Ⅲ漂洗至pH＝7，隨后進行干燥和粉碎；(6)采用等體積浸漬法在步驟(5)中所得的廢棄SCR脫硝催化劑粉末上負載活性組分和催化助劑：將偏釩酸銨和偏鎢酸銨(或仲鉬酸銨)分別配制成相應(yīng)的鹽溶液，需水量根據(jù)廢棄SCR脫硝催化劑粉末的吸水率計算；然后將上述鹽溶液加入到廢棄SCR脫硝催化劑粉末中，超聲處理并靜置一段時間；隨后對上述物料進行干燥、焙燒，得到粉末狀循環(huán)再利用催化劑；也可按照蜂窩式或平板式催化劑的制備要求，對上述物料進行成型、干燥、焙燒，獲得成型的循環(huán)再利用催化劑。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：(1)首先對廢棄SCR脫硝催化劑進行機械吹灰處理，然后依次用去離子水和酸性清洗液進行超聲清洗，隨后進行干燥和粉碎；(2)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(1)中得到的廢棄SCR脫硝催化劑粉末加入到酸性浸出液A中，并在50～180℃下反應(yīng)6～10h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅰ；(3)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(2)中得到的浸取渣Ⅰ加入到酸性浸出液B中，并在50～180℃下反應(yīng)2～5h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅱ；(4)在攪拌條件下，將還原劑和步驟(3)中得到的浸取渣Ⅱ加入到酸性浸出液C中，并在50～180℃下反應(yīng)0.5～1h；充分反應(yīng)后，對懸濁液進行抽濾，得到浸取液和浸取渣Ⅲ；(5)用去離子水將步驟(4)中所得浸取渣Ⅲ漂洗至pH＝7，隨后進行干燥和粉碎；(6)采用等體積浸漬法在步驟(5)中所得的廢棄SCR脫硝催化劑粉末上負載活性組分和催化助劑：將偏釩酸銨和偏鎢酸銨(或仲鉬酸銨)分別配制成相應(yīng)的鹽溶液，需水量根據(jù)廢棄SCR脫硝催化劑粉末的吸水率計算；然后將上述鹽溶液加入到廢棄SCR脫硝催化劑粉末中，超聲處理并靜置一段時間；隨后對上述物料進行干燥、焙燒，得到粉末狀循環(huán)再利用催化劑；也可按照蜂窩式或平板式催化劑的制備要求，對上述物料進行成型、干燥、焙燒，獲得成型的循環(huán)再利用催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，廢棄SCR脫硝催化劑為釩鎢鈦體系或釩鉬鈦體系的蜂窩式、平板式或波紋板式脫硝催化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，去離子水和酸性清洗液清洗過程中的超聲處理溫度均為40～100℃，超聲處理時間均為10～120min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄SCR脫硝催化劑的循環(huán)再利用方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，酸性清洗液為乙酸、磷酸...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陸強，唐昊，李慧，楊江毅，李文艷，楊勇平，
申請(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11