摘要：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 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)均滿足新鮮催化劑標(biāo)準(zhǔn)，有利于催化劑耐用性及廢棄催化劑再生工藝發(fā)展。

關(guān)鍵詞：脫硝催化劑；再生工藝；失活

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)再生過程中遇到的問題進(jìn)行了進(jìn)一步分析，且有針對(duì)性地提出解決方法。

通過我國(guó)環(huán)保部門于 2014 年 8 月出臺(tái)的《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》守則得知，廢煙氣脫硝催化劑因早期隨意丟棄的處理方式，導(dǎo)致環(huán)境受到了重大污染，且不符合現(xiàn)代資源再生的發(fā)展背景，所以被列為危險(xiǎn)廢物管理范疇。催化劑在現(xiàn)代研究中被認(rèn)為是具備再生能力的物質(zhì)，通過物理吹掃、水洗、微觀超聲波清洗和化學(xué)作用酸、堿等，對(duì)失去活性的催化劑進(jìn)行處理，排除其中堿金屬、積碳和積塵，再結(jié)合浸漬補(bǔ)充方法增加催化劑活性，干燥處理后即可再次應(yīng)用。這即為催化劑再生原理（被稱為SCR再生技術(shù)），在現(xiàn)代技術(shù)工藝水平上，可以恢復(fù)催化劑脫硝效率 85%以上。

因SCR再生技術(shù)起源于西方先進(jìn)國(guó)家，所以我國(guó)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚，很多應(yīng)用企業(yè)都還不了解該項(xiàng)技術(shù)。本文為了推廣 SCR 應(yīng)用，將結(jié)合實(shí)踐案例展開分析工作，對(duì)其中應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、應(yīng)用問題進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性的解決方案。

1 催化劑失活機(jī)理

1.1 催化劑失活機(jī)理

催化劑失去活性的機(jī)理，在性質(zhì)上可以分為兩種，即物理失活與化學(xué)失活，其中物理失活通常是因?yàn)榇呋瘎┦芨邷責(zé)Y(jié)、嚴(yán)重磨損而形成，化學(xué)失活是催化劑受堿金屬、堿土金屬和 As影響，導(dǎo)致自身中毒而引起的。下文將對(duì)這兩種失活機(jī)理進(jìn)行分析。

1.1.1 堿金屬催化劑失活

堿金屬催化劑失活屬于化學(xué)失活范疇，即堿金屬是指可溶性堿金屬，常存在于飛灰中，此類金屬主要由 Na+、K+ 組成，待其大量與催化劑接觸之后，會(huì)與催化劑中的活性顆粒發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑出現(xiàn)酸位中毒，隨后催化劑的 NH3吸附量、吸附活性會(huì)不斷下降。根據(jù)研究表明，當(dāng)催化劑表面 K2O 不斷累積，催化劑的 NO 轉(zhuǎn)化率告訴下降，當(dāng) K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 1%，催化劑幾乎不具備活性。

1.1.2 積炭催化劑失活

積炭催化劑失活屬于物理失活范疇，即在催化劑應(yīng)用當(dāng)中，其表面會(huì)不斷形成炭沉積物，沉積物的總量、厚度會(huì)不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致催化劑比表面積、孔容、表面酸度及活性中心數(shù)不斷下降，待沉積物總量、厚度達(dá)到一定水平，則催化劑失活[5]。此外根據(jù)研究表明，積炭催化失活中，活性降低速度與積炭速度成正比。

1.1.3 砷催化劑失活

砷催化劑失活屬于化學(xué)失活范疇，即當(dāng)含有砷的煙氣與催化劑接觸，會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒而失活，其原理與上述堿金屬中毒一樣。但砷對(duì)催化劑活性的影響，取決于煙氣中的煤含量，即煤含量越高催化劑中毒情況越嚴(yán)重，失活速度越快。

1.2 SCR再生技術(shù)

在專業(yè)角度上，失活催化劑再生是可以實(shí)現(xiàn)的，但也要根據(jù)失活原因來(lái)進(jìn)行判斷，因?yàn)椴糠衷蛟斐傻拇呋瘎┦Щ钍怯谰眯缘?，此類催化劑不具備再生意義。具體來(lái)說，在現(xiàn)代SCR再生技術(shù)水平上，如果催化劑失活是因?yàn)榉e碳、積灰或金屬沉淀物而引起的，則可以進(jìn)行再生處理，技術(shù)實(shí)施難度并不大，而如果失活是因?yàn)楦邷責(zé)Y(jié)而引起的，則無(wú)法對(duì)此類催化劑進(jìn)行再生，因?yàn)楦邷責(zé)Y(jié)的影響較大，對(duì)催化劑的整個(gè)結(jié)構(gòu)都有巨大破壞。

SCR再生技術(shù)步驟如圖 1 所示。

目前，失活催化劑再生技術(shù)主要采用脫硝原理，其具體步驟為：真空吸塵或壓縮空氣吹灰、清洗液浸泡或噴淋、超聲清洗、活性組分再浸漬、煅燒。

2 工程案例分析

案例中針對(duì)失活催化劑，主要采用的再生流程為：吹灰、鼓泡 + 超聲清洗、酸洗、活性浸漬、煅燒、干燥。再生處理中的原材料，主要選擇皖能合肥發(fā)電有限公司的廢舊催化劑。再通過上述工藝處理后，通過電鏡掃描及活性檢測(cè)方法得到結(jié)論。

2.1 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：

根據(jù)圖中表現(xiàn)可見，在電鏡分析條件下，再生前的催化劑表面存在嚴(yán)重的堵塞情況，而再生后則有了極大的改善，說明再生工藝可以處理堵塞現(xiàn)象。但此部分分析結(jié)果并不代表催化劑活性復(fù)蘇，所以需要通過后續(xù)活性檢測(cè)方法來(lái)做進(jìn)一步測(cè)試。

2.2 活性檢測(cè)

通過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)：

結(jié)合圖 2、3 可見，再生后的催化劑活性比之再生前，顯然有了較大提高，滿足現(xiàn)代新催化劑標(biāo)準(zhǔn)的 98%，與同類催化劑指標(biāo)比較，其 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率有一定優(yōu)勢(shì)。在這一基礎(chǔ)上說明本文采用的催化劑再生工藝，可以有效實(shí)現(xiàn)催化劑的再生利用，符合國(guó)家守則規(guī)范。

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，能為國(guó)家節(jié)約大量資源，減輕了對(duì)環(huán)境的二次污染，是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。催化劑再生具有環(huán)保意義，在現(xiàn)代國(guó)家政策與守則要求下，該工藝的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)?shù)玫酵茝V，可以有效避免資源浪費(fèi)、二次污染等問題。通過研究說明，本文再生工藝實(shí)際有效，且在國(guó)際上已經(jīng)有了多年的實(shí)踐應(yīng)用表現(xiàn)，技術(shù)體系成熟。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文再生工藝的功能主要為：使失活催化劑表面潔凈，去除飛灰及有毒物質(zhì)，且再生處理后的催化劑滿足現(xiàn)代新標(biāo)準(zhǔn)。