本文系統(tǒng)綜述了脫硝催化劑的物理及化學(xué)中毒機(jī)制、再生方法及工藝，并結(jié)合安徽元琛環(huán)保科技SCR催化劑再生工程，詳細(xì)介紹了失活催化劑的再生工藝流程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，其再生催化劑的相對(duì)活性恢復(fù)到原來(lái)的 98%，SO2氧化率為2.3%，且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了新鮮催化劑的水平，對(duì)延長(zhǎng)催化劑使用壽命和制定廢棄催化劑再生工藝具有重要指導(dǎo)意義。

引言

環(huán)保部2014年8月正式發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》和《廢煙氣脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證審查指南》，將廢煙氣脫硝催化劑納入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理[1]。更換下來(lái)的廢催化劑若隨意堆存或不當(dāng)處置，將造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。廢催化劑的再生處理正是解決這些問(wèn)題的最佳途徑，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

催化劑再生是指把失去活性具有再生價(jià)值的催化劑通過(guò)物理吹掃、水洗、微觀超聲波清洗和化學(xué)作用酸、堿洗去使催化劑中毒的堿金屬、積碳和積塵，最后經(jīng)過(guò)浸漬補(bǔ)充催化劑活性成分，干燥后能恢復(fù)催化劑脫硝效率85%以上[2]。

國(guó)內(nèi)SCR再生技術(shù)起步比較晚，本文結(jié)合SCR再生技術(shù)應(yīng)用案例，介紹其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)再生過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，且有針對(duì)性地提出解決方案。

1 SCR再生技術(shù)

1.1催化劑失活機(jī)理

催化劑的失活可分為物理失活和化學(xué)失活，典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬、堿土金屬和As等引起的催化劑中毒，物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和堵塞而引起的催化劑活性破壞[3]。

1、堿金屬引起的催化劑中毒失活

飛灰中的可溶性堿金屬主要包括Na+與K+這兩種物質(zhì)，直接與催化劑活性顆粒反應(yīng)，使酸位中毒以降低其對(duì)NH3的吸附量和吸附活性，繼而降低催化劑活性[4]。 堿金屬元素被認(rèn)為是對(duì)催化劑毒性最大的一類(lèi)元素，因此，堿金屬是對(duì)催化劑毒性最大的一類(lèi)元素。隨著催化劑表面K2O含量的增加，NO轉(zhuǎn)化率急劇下降，當(dāng)K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時(shí)，催化劑活性幾乎完全喪失。

2、催化劑的積炭失活

催化劑使用過(guò)程中，因表面逐漸形成炭的沉積物而使催化劑活性下降的過(guò)程稱(chēng)為積炭失活。隨著積炭量的增加，催化劑的比表面積、孔容、表面酸度及活性中心數(shù)均會(huì)相應(yīng)下降，積炭量達(dá)到一定程度后將導(dǎo)致催化劑的失活。積炭越快，催化劑的使用周期越短[5]。與催化劑中毒相比，引起催化劑積炭失活的積炭物量比毒物量要多得多，積炭在一定程度上有延緩催化劑中毒作用，但催化劑的中毒會(huì)加劇積炭的發(fā)生[6]。積炭的同時(shí)往往伴隨金屬硫化物及金屬雜質(zhì)的沉積，單純金屬硫化物或金屬雜質(zhì)在催化劑表面的沉積也與單純的積炭一樣，會(huì)因覆蓋催化劑表面活性位或限制反應(yīng)物的擴(kuò)散而使催化劑失活。故通常將積灰、積硫及金屬沉積物引起的失活，都?xì)w屬于積炭失活[7]。

3、煙氣中的砷對(duì)催化劑失活影響

砷中毒主要是由于有些煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氣態(tài)AS2O3所引起的[8]，其中毒原理同堿金屬一樣，AS吸附催化劑活性位和非活性位上，砷中毒一方面跟煤的含量有關(guān)[9]，另一方面煤爐廠家也在從燃燒方式、運(yùn)行方式、爐型等方面較少砷中毒。所以砷中毒含量極少，AS2O3是兩性偏酸化合物易容于堿。

1.2 SCR再生技術(shù)

失活的催化劑能否再生，主要取決于催化劑失活原因和再生的難易程度。因積碳、積灰或金屬沉淀物等引起的失活較易進(jìn)行再生處理，而永久性中毒及燒結(jié)引起的失活，就難以進(jìn)行再生或根本無(wú)法再生。對(duì)于失活的催化劑，應(yīng)先進(jìn)行失活診斷，判斷其是否具有再生的價(jià)值，步驟如圖1所示。

圖1 失活診斷圖

經(jīng)過(guò)失活診斷后，選出可以進(jìn)行再生的廢舊催化劑進(jìn)行再生處理。目前脫硝催化劑再生方法基本上包含以下幾個(gè)步驟: (1)真空吸塵或壓縮空氣吹灰; (2)清洗液浸泡或噴淋;(3)超聲清洗; (4)活性組分再浸漬; (5)煅燒。

2 工程案例分析

元琛環(huán)?？萍际敲撓醮呋瘎┥a(chǎn)和再生跨領(lǐng)域中唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)環(huán)保企業(yè)。是一家脫硝催化劑產(chǎn)能規(guī)模突破13000m³/年，同時(shí)又能提供廢舊脫硝催化劑回收及再生服務(wù)的大氣污染治理企業(yè)，目前年再生規(guī)模6500m³，后期年再生規(guī)模12000m³。采用的再生流程為：吹灰→鼓泡+超聲清洗→酸洗→活性浸漬→煅燒→干燥。

再生工程原料來(lái)自馬鞍山電廠的廢舊催化劑作為原料，采用以上的再生工藝，對(duì)其進(jìn)行再生處理，對(duì)再生前后進(jìn)行電鏡掃描及活性檢測(cè)，得出如下結(jié)論：

˙ 電鏡掃描實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：

500倍電鏡掃描結(jié)果：

1000倍電鏡掃描結(jié)果：

3500倍電鏡掃描結(jié)果：

通過(guò)SEM電鏡分析再生前后催化劑表面堵塞的清除情況，相比未做任何處理的催化劑，再生后的催化劑表面潔凈效果明顯，說(shuō)明了再生后確實(shí)對(duì)廢舊催化劑堵塞去除有一定的效果，然而表面潔凈程度并不能完全反應(yīng)催化劑的再生效果，仍需進(jìn)一步進(jìn)行催化劑的活性測(cè)試。

(2)活性檢測(cè)

通過(guò)模擬電廠的煙氣條件對(duì)催化劑進(jìn)行活性檢測(cè)，得出如下數(shù)據(jù)：

圖2 再生前后活性變化

圖3 再生前后SO2/SO3轉(zhuǎn)化率變化

通過(guò)圖2、圖3可以看出，再生前后的催化劑活性有較明顯提高，且能達(dá)到新催化劑的98%，接近同類(lèi)產(chǎn)品新催化劑的指標(biāo)，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率略有上升，但低于同類(lèi)產(chǎn)品新催化劑的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率，能夠達(dá)到指標(biāo)，說(shuō)明了該再生工藝流程能夠有效的實(shí)現(xiàn)廢舊催化劑的再生利用，既能有效處置危險(xiǎn)廢棄物，又能實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

3 結(jié)論

脫硝催化劑再生項(xiàng)目符合國(guó)家的環(huán)保政策，可為國(guó)家節(jié)約大量資源，并避免了對(duì)環(huán)境的二次污染，是國(guó)家明確鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。脫硝催化劑再生技術(shù)在國(guó)外有近二十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)也在積極探索一種適合本國(guó)脫硝催化劑再生使用的技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)表明，元琛環(huán)保科技再生工程所使用的再生工藝方法能有效地去除使用過(guò)的催化劑表面與微孔內(nèi)的飛灰及有毒物質(zhì)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)有再生工藝處理后的催化劑活性恢復(fù)到了新催化劑的98%左右。對(duì)延長(zhǎng)催化劑使用壽命和制定廢棄催化劑再生工藝具有重要指導(dǎo)意義。