2025年11月24日 08:46:23 来源:山东云洲环保有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量:7

随着选择性催化剂还原法(SCR)脱硝技术在国内的普及以及SCR脱硝工程的大量建设,废弃SCR脱硝催化剂的高效处置已引起了广泛关注,针对高附加值成分的元素回收是较为合理的处置方案。本文总结了目前关于废弃SCR脱硝催化剂3种主要元素Ti、V、W(或Mo)回收的主要技术方案,其中Ti元素的回收主要是通过钠化焙烧法或浓碱浸出法首先分离Ti元素,而后通过酸洗法回收获得;V元素的回收方法主要包括铵盐沉淀法、萃取法和电解法,从而得到或者偏钒酸铵;W元素的回收方法主要包括钙盐沉淀法、钠盐结晶法和酸沉法,从而得到三氧化钨。在此基础上,对各技术方案进行了比较,为开发高效合理的元素回收技术提供依据,并指出后续研究中还需要优化酸洗法回收Ti元素的酸洗条件以及V、W元素的纯化技术,从而进一步提高回收产品的纯度。
关键词:催化剂;回收;废物处理;选择性催化还原法;脱硝催化剂
我国是一个以煤炭为主要能源的国家,燃煤电厂一直以来都是不可忽视的污染物排放源。在二氧化硫和烟尘得到理想控制之后,氮氧化物(NOx)已成为我国现阶段关注的燃煤电厂污染问题。NOx的大量排放会带来酸雨和光化学烟雾[1],同时也是形成温室效应和臭氧层破坏的主要原因之一。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)
明确规定:自2014年1月1日开始,对于2003年12月31日之前建成的火电厂,NOx的排放标准为200mg/m3(标准),而重点区域火电厂以及2004年1月1日之后建成的,NOx的排放标准为100mg/m3。除了国家标准外,有些省份还根据本省实际情况,提出了更为严格的排放标准,如浙江省限定600MW火电机组NOx排放标准为50mg/m3[2];此外,《火电厂氮氧化物防治技术政策》中也明确规定,当低氮燃烧技术不能满足氮氧化物排放要求时,应增设烟气脱硝设施[3]。
在众多的氮氧化物治理技术中,选择性催化还原法(ivecatalyticreduction,SCR)脱硝技术,不仅具有脱硝效率高、选择性好以及受烟气组分局限性小等优点,而且可靠性高、无副产物、系统装置简单[3],已在范围内的燃煤电站中温(300~420℃)烟气脱硝领域获得了广泛应用[4-5]。催化剂作为SCR脱硝系统的核心技术,成本约占整个系统的30%~50%[6]。目前,商业应用的中温脱硝催化剂主要是V2O5-WO3(MoO3)/TiO2型钒钛体系催化剂[7],包括蜂窝式、平板式和波纹式3种结构类型[2]。当安装使用此类催化剂时,还原剂为氨气[8]。
在钒钛体系SCR脱硝催化剂中,TiO2为载体,V2O5为活性成分,WO3或MoO3为活性助剂。以锐钛型TiO2为催化剂载体时,有利于活性成分的高度分散以及提高催化剂的活性和选择性[9-11],还能有效降低硫酸盐的生成量和稳定性。V2O5虽然具有优异的脱硝性能,但其同时可以催化氧化SO2生成SO3,为避免SO3的大量生成,催化剂中V2O5的含量一般都很低,通常仅为1%(质量分数)左右。WO3作为催化剂活性助剂,本身具有一定的催化活性,还能通过和SO3竞争载体表面的碱性位等方式增强催化剂的活性,同时能够增强催化剂的热稳定性(可明显提高催化剂的抗烧结能力),防止TiO2从锐钛型转化为金红石型[12];MoO3同样为活性助剂,不仅能提高催化剂的活性,还能大大降低催化剂发生砷中毒的可能性[13]。
1SCR脱硝催化剂的中毒与失活
SCR脱硝装置的运营成本除了还原剂氨的消耗外,主要来源于对失活催化剂的更换[14]。SCR脱硝催化剂的使用寿命一般为3~5年,在实际应用中,有诸多因素会造成催化剂失活。
(1)碱金属引起的催化剂中毒失活在众多导致SCR脱硝催化剂中毒失活的因素中,碱金属对催化剂的危害是的,碱金属的氧化物、硫酸盐和氯化物均可导致催化剂发生中毒[15];可溶性碱金属(如Na、K)可慢慢由催化剂表面渗透到催化剂内部,作用于催化剂活性颗粒中Brønsted酸性位,减弱了催化剂对还原剂NH3的吸附能力,从而降低了催化剂的活性[16-17]。KAMATA等[18]研究发现,当催化剂中K2O的质量分数达到1%(质量分数)时,可导致催化剂几乎丧失活性。