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    脫硝催化劑重金屬中毒及其技術的研究
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    脫硝催化劑重金屬中毒及其技術的研究

    2020-01-07      閱讀:
    脫硝催化劑泛指應用在電廠SCR脫硝系統中的催化劑,SCR技術中的核心部分就是催化劑,它不決定了SCR系統的脫硝效率,而且還可以大大提高經濟性。近些年來,很多發達都不惜花費投入大量的人力、物力、財力,研究和開發高效率、低成本的煙氣脫硝催化劑。然而催化劑長時間的使用便會造成催化劑堵塞燒結以及催化劑中毒等,在這些影響中,重金屬中毒也是不可忽視的重要因素。本文著重于脫硝催化劑重金屬鉛、砷中毒及其技術的研究。 
    引言:目前的科學技術中,選擇性催化還原法,即SCR是脫除煙氣中氮氧化物成熟有效的方法,其中,催化劑作為整個SCR脫硝系統的核心,其性能的好壞直接關系到了整體脫硝效率的高低,同時也讓整體的經濟成本大大降低。但是催化劑在長時間的使用過程中就會出現催化劑堵塞燒結以及催化劑中毒的情況發生。 
      一、SCR催化劑失活研究與分析 
      根據現有的情況分析來看,SCR煙氣脫硝催化反應裝置大多主要安裝在省煤器和空氣預熱器中間的位置。整個位置的煙氣溫度大約在300-400℃之間,溫度相當之高,此外,煙氣中含有大量的飛灰和大量高濃度的二氧化碳氣體。伴隨脫硝工藝運營時間的增加,就會逐步使得催化劑的催化性能降低,從而致使催化劑的中毒失活。 
      當前,促使催化劑中毒失活的原因主要有以下幾種:催化劑燒結受損、微孔阻塞、表面被覆蓋、活性組分流失等等。在催化劑失活過程中,中毒位置主要是:堿金屬、堿土金屬、磷、HCL、二氧化硫氣體等等。脫硝催化劑的失活原理過程相對比較復雜,在不同的運行條件下,失活的因素也就會有不同。通過對催化劑失活的因素分析就可以為預防催化劑失活、研究開發相關的技術打下堅實的基礎。 
      1. 堿金屬與堿土金屬中毒 
      在脫硝催化劑中為常見的一種中毒就是堿金屬中毒,堿金屬中毒為顯著的是鉀、鈉元素的中毒。由于鉀、鈉元素可以與催化劑中的酸性位相結合,使得催化劑原有的酸性減少,這樣一來,就會導致氨的吸附能力大大下降,從而造成催化劑的化學中毒。另外,堿土金屬中的顯著的是氧化鈣中毒,氧化鈣通過與煙氣中的三氧化硫相互結合反應生成了硫酸鈣,導致催化劑空島阻塞,引發中毒。 
      2、磷、HCL、二氧化硫中毒 
      磷元素對于催化劑的活性的影響作用不是特別明顯,磷中毒主要是磷元素和催化劑中的釩、鈦扥活性位點相結合,導致催化劑的活性大大降低,造成了催化劑的化學中毒。二氧化硫中毒,是煙氣中的二氧化硫在催化劑的作用下,和氧氣、水、氨氣相互發生反應,生成了銨鹽。覆蓋了催化劑的活性位,而導致催化劑失活,從而發生中毒。 
      3、重金屬中毒 
      經過大量的實驗和發現,在電廠運行過程中,燃燒形成的飛灰中還有大量的鋅、鉛、砷等重金屬元素。由此可以得出,重金屬也是造成催化劑中毒失活的一個非常重要的原因。 
      鋅元素和鹽酸法發生反應后,生成了氯化鋅,阻塞了催化劑的孔道,或者沉積在了催化劑的表面,了脫硝催化反應,終導致了催化劑中毒。氯化鋅的熔點相對比較低,相比氯化鉀更容易中毒。 
      鉛中毒也是造成催化劑中毒原因的其中之一。經過研究表明,鉛元素在催化劑上的沉積,主要為鉛和酸性位相結合,致使一氧化氨的轉化率下降,從而使氨的吸附能力受到嚴重影響,從而發生中毒。 
      砷中毒的主要原因是砷的氧化物與釩相結合,進而生成了砷酸釩,致使催化劑的活性組分大大減少,導致催化劑失活,另外,砷的氧化物還會沉淀堆積在催化劑的孔道,脫硝催化反應,也會導致催化劑的失活。 
      二、SCR催化劑的技術研究 
      隨著現代技術的進步和發展,越來越多的學者開始針對脫硝催化劑的進行了更加深入的研究和探索。值得一提的是目前,已經發現了許多具有針對性的手段和方法。 
      2.1清除雜質 
      通過去離子水沖洗等方法將催化劑中大量的沉積雜質進行溶解,是脫硝催化劑技術中為基礎的一種方式,采用這樣的方式可以有效解決堿土金屬和堿金屬中毒的情況。 
      2.2熱 
      加熱處理,將催化劑中毒雜質,也是值得選用的一種方法,隨著溫度的不斷升高,催化劑的活性點位也會不斷升高,這樣一來就迅速提高了催化劑的脫硝反應。 
      2.3酸堿處理 
      由于重金屬中毒中,大多數原因是大量的氧化物和酸性物質,致使催化劑的活性組分大大減少,另外,砷的氧化物還會沉淀堆積在催化劑的孔道,脫硝催化反應,導致催化劑的失活。所以酸堿處理的方法可以有效的催化劑中的酸性雜質和覆蓋在催化劑上的磷元素和砷元素等等。 
      2.4補充活性成分 
      由于很多導致中毒的物質,很多都是了催化劑的活性,因此,補充催化劑的活性成分是催化劑的關鍵措施。大量的實驗研究證明,通過活性液浸泡,就可以是催化劑中的釩、鎢和鉬等活性成分大大增加,因此催化劑的活性也會隨之增加。 
      結語: 
      廢舊失活的催化劑是危險廢棄物,對環境和人類的生活都具有相當大的危害和污染。從而催化劑回收的也成為了一種新的市場需求。我們通過實驗分析催化劑失活過程,降低尋找出催化劑的方法,研究出相應的先進技術,對于降低成本和廢棄有害物質對環境的危害具有非常重要的意義和價值。 
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