基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用

基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用

李俊峰;张兵兵;李翼然

【摘要】随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放控制要求的进一步提高，选择性催化还原法( SCR)烟气脱硝技术被广泛应用于燃煤电厂的烟气脱硝。本文介绍了我国目前燃煤电厂烟气脱硝催化剂的成分、失效机理及再生情况，分析了SCR法废脱硝催化剂处理的几种方式及存在的问题，提出了基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的资源化利用途径，实现工业固废的无害化、资源化综合利用，从而促进催化剂行业的健康可持续发展。%During the ‘twelfth five-year’ period, the control of nitrogen oxide emissions was more and more strict, and selective catalytic reduction ( SCR) of flue gas denitration technology was widely applied in coal-fired power plant in denitration project. The composition, failure mechanism and regeneration of denitration catalyst were introduced, the recovery of deactivated in the stage was analyzed. The utilization way of deactivated De-NOx SCR catalyst based on V2 O5-TiO2 to realize the harmless, recycling and comprehensive utilization of waste catalyst was submitted, in order to promote the health and sustainable development of the waste catalyst processing industry.

【期刊名称】《广州化工》

【年(卷),期】2014(000)024

【总页数】3页(P130-132)

【关键词】脱硝;钒钛基SCR法;废催化剂;回收利用

【作者】李俊峰;张兵兵;李翼然

【作者单位】漯河市环境监测中心站，河南漯河 462000;漯河兴茂钛业股份有限公司，河南漯河 462000;郑州大学水利与环境学院，河南郑州 45000

【正文语种】中文

【中图分类】X705

我国能源主要以煤炭为主，煤炭燃烧产生的氮氧化物(主要包括NO、NO2、N2O 等)，不仅会形成酸雨，还能导致化学烟雾，危害人类健康，NOx 造成的空气污染越来越引起人们的重视。选择性催化还原法(SCR)被认为是目前最好的烟气脱硝技术，具有较高的脱硝效率(可达90%)，且技术较为成熟，无二次污染，在国内外得到越来越多的应用。

在SCR 装置实际运行中，多种原因可能导致催化剂活性降低、寿命减少。如烟气中碱金属及砷造成的催化剂中毒、催化剂烧结、催化剂孔堵塞、催化剂磨损、水蒸气凝结和硫酸盐及硫铵盐沉积等。对于失效的催化剂首先考虑的处理方式是催化剂的再生，如果失效催化剂采用再生方式仍不能恢复其活性，则只能进行催化剂的更新。

目前SCR 脱硝催化剂通常采用“2+1”的安装方式，即先安装2 层催化剂，约3 年后再加装第3 层，3 年后更换第1 层催化剂，此后每2 年更换一层催化剂。根据SCR 催化剂3 年左右的使用寿命来推算，到2016 年将有至少26 万～30 万m3(约21万～24万吨)的废脱硝催化剂产生［1］。

大量失效的废脱硝催化剂如何处理已经引起世界各国的高度重视。2010 年公布执行的《火电厂烟气脱硝工程技术规范—选择性催化还原法》(HJ562－2010)中对

SCR 法废脱硝催化剂规定了无害化处理方式，即把催化剂压碎后进行填埋。但SCR 废脱硝催化剂压碎后进行填埋，一方面会占用大量的土地资源，增加企业的

成本;另一方面催化剂在使用过程当中所吸附的一些有毒、有害物质以及自身所含

有的一些金属元素会由于各种作用而进入到自然环境，特别是水体，给环境带来严重危害;再一方面SCR 催化剂本身含有的WO3、V2O5 和TiO2 都是宝贵的资源，废脱硝催化剂丢弃导致其中所含有的各种有价金属资源未能得到回收利用，会造成有效资源的巨大浪费。若能采取分离提纯的方式将其回收，则不仅可产生新的利润增长点，也符合《中华人民共和国循环经济促进法》中有关再利用和资源化产业模式的要求，所以，开展废脱硝催化剂的回收利用既可以变废为宝，化害为益，还可以解决相应的一系列潜在的环境污染问题，从而带来可观的经济效益和社会效益。

1 常用的催化剂及其成分

燃煤电厂烟气选择性催化还原法(SCR)脱硝催化剂是以纳米级锐钛型钛白粉为载体，添加V2O5、WO3、MoO3 的金属氧化物类催化剂，其重要成分如下［2－3］: (1)二氧化钛(TiO2)

TiO2 的表面有很好的分散度，以锐钛型TiO2 为载体担载V类的催化剂所获得的

活性是最高的;SO2 氧化生成的SO3 可能与催化剂载体发生反应，生成硫酸盐，

但是在TiO2 作为载体的条件下，其反应是很弱的且是可逆的;此外，在TiO2 表面生成的硫酸盐的稳定性要比在其他氧化物如Al2O3 和ZrO2 要差。因此，在工业

应用过程中不会导致硫酸盐遮蔽表面活性位，同时这部分少量的硫酸盐还会增强反应的活性。

(2)五氧化二钒(V2O5)

五氧化二钒是SCR 法脱硝催化剂最主要的活性组分，钒的担载量根据燃煤电厂用

的具体煤种而不尽相同，但通常在0.5%～5%(质量分数)之间。V2O5 能将SO2

氧化成SO3，这对SCR 反应不利，因此，钒的担载量不能过大。