[发明专利]一种解决低温SCR脱硝催化剂SO2中毒的方法

说明书

本发明公开了一种解决低温SCR脱硝催化剂SO₂中毒的方法，是利用碱性气体与沉积在催化剂表面的金属硫酸盐反应，置换出金属氧化物，恢复催化剂活性；并利用NO₂或NO及O₂使沉积在催化剂表面的铵盐分解，避免催化剂被覆盖；该方法既可离线使已中毒的催化剂再生，也可在线使得催化剂表面金属硫酸盐、及铵盐的生成和分解达到动态平衡，催化剂活性组分既不流失，也不被铵盐覆盖，达到低温SCR脱硝催化剂抗SO₂中毒的目的。本发明还可以用于别的被SO₂中毒的催化剂的再生，如甲烷催化氧化催化剂SO₂中毒后的再生。此外，在线使用时，本方法还可将烟气中的一些金属氧化物粉尘转变成催化剂的有效活性成分。本发明的方法有效延长了催化剂的使用寿命，降低SCR系统的运行成本。

技术领域

本发明属于能源与环境材料领域，特别涉及一种解决低温SCR脱硝催化剂SO₂中毒的方法。

背景技术

目前，我国大气污染问题非常严峻，主要是由于二氧化硫、氮氧化物、粉尘颗粒等污染性气体的超标排放。其中氮氧化物可直接刺激人体肺部，引起呼吸系统疾病，同时也是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。因此，控制并减少氮氧化物排放是保护大气环境的重要措施。为此，我国出台了严格的氮氧化物排放标准，其中北京要求全市新建锅炉执行30mg/m³的排放限值，该标准限值已接近于目前全世界最严的锅炉排放标准。选择性催化还原技术(SCR)具有高效、经济、实用的特点，已经成为脱除氮氧化物的关键技术，在国际上得到了大量工业化应用，高效、高活性、长寿命催化剂的制备是该技术的核心。

目前，国内燃煤电厂已经普及了SCR脱硝设施，使燃煤电厂的氮氧化物排放得到了有效的控制。所采用的都是传统的(V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂)高温脱硝催化剂，其工作温度在320-420℃。鉴于传统催化剂狭窄的工作温度区间，通用的SCR脱硝设施大都布置在除尘和脱硫设施之前，即安装在高灰段。由于烟气流速快并伴随大量粉尘，催化剂遭受严重冲刷，且粉尘中的碱金属氧化物、碱土金属氧化物、氧化砷等物质极易引起催化剂中毒，使催化剂使用寿命缩短，从而增加SCR脱硝技术的运行成本。因此，研究人员提出将SCR催化剂安装于除尘与脱硫装置之后。然而，在经过除尘与脱硫后，烟气温度偏低(<250℃)，传统的高温脱硝催化剂(V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂)在此温度区间活性显著降低，因此，具有低温高活性的SCR催化剂成为近年的研究热点。例如，CN107252693A公开了一种以凹凸棒黏土为载体，负载的活性组分为γ-Fe₂O₃和MnO₂，最后包覆V₂O₅保护层的低温脱硝催化剂，该催化剂具有最高活性温度低、温度区间广、稳定性高的特点。CN106732799A公开了一种以金属有机配合物为载体，金属氧化物MnO_X为活性组分的催化剂，该催化剂具有优异的低温SCR催化活性、宽的操作窗口及高的稳定性。CN106732542A公开了一种片状二氧化锰/碳纤维低温脱硝催化剂，该催化剂在180℃可转化98％以上的氮氧化物。CN106391040A公开了一种以V₂O₅为催化剂，Fe₂O₃和CeO₂为助剂，微孔碳纤维为载体的催化剂，该催化剂在86-102℃可实现80％氮氧化物转化率，在120℃脱硝效率大于95％。CN106540710A公开了一种锰铈负载氧化钴低温脱硝催化剂，该催化剂在125℃可实现99％以上NO转化率。CN106215949A公开了一种以多壁碳纳米管为载体，FeO_X为助催剂，MnO_X为活性组分的催化剂，该催化剂在180-240℃的温度范围内都表现出很好的脱硝催化活性。CN105854932A公开了一种以H-SAPO-34为载体，过渡金属Cu和Mn的复合氧化物为活性组分的催化剂，在180-350℃内NO的转化率均可达到90％以上。CN104162349A公开了利用NO₂和低温脱硝催化剂表面沉积的铵盐之间的反应，有效抑制SO₂和氨气反应引起的硫酸铵、亚硫酸铵等铵盐在低温脱硝催化剂表面的沉积，达到抑制SO₂引起的低温SCR脱硝催化剂中毒的目的。