對(duì)scr催化劑毒害的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燃煤煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種減少SOd^SCR催化劑毒 害的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，燃煤電廠(chǎng)排放的NOx造成的空 氣污染越來(lái)越引起人們的重視。當(dāng)前選擇性催化還原（SCR)工藝作為主流的一種燃煤煙氣 脫硝技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用。作為該技術(shù)的核心部分，SCR催化劑在很大程度上決定了工 藝整體的脫硝性能及成本。一般情況下，SCR催化劑的用量約為0.8m 3/MW，化學(xué)壽命約為2~ 3年，由于各種物理、化學(xué)等因素導(dǎo)致催化劑活性降低，在其化學(xué)壽命結(jié)束后催化劑將不能 滿(mǎn)足脫硝要求。
[0003] 引起SCR催化劑活性降低的因素主要有催化劑積灰與堵塞、催化劑的燒結(jié)與活性 組分揮發(fā)、催化劑的中毒和催化劑的機(jī)械磨損，其中S0 2是導(dǎo)致催化劑中毒的重要因素之 一。煙氣中的S02在SCR催化劑作用下被催化氧化為S0 3，與煙氣中的水蒸汽及NH3反應(yīng)，生成 一系列銨鹽，這樣不僅會(huì)造成NH3的浪費(fèi)，而且還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性位被覆蓋，導(dǎo)致催化 劑失活。此外，S0 2與催化劑中的金屬活性成分發(fā)生反應(yīng)，生成金屬硫酸鹽導(dǎo)致催化劑失活。
[0004] 另一方面，隨著低溫SCR催化劑越來(lái)越受到關(guān)注，大量的研究者致力于制備一種低 溫下高活性的SCR催化劑，目前已取得一些進(jìn)展，代表是Mn-Ce系列的催化劑。但普遍抗S0 2 性能不佳，在一定濃度S02氣氛下，催化劑活性下降明顯。
[0005] 綜上，減少SOdtSCR催化劑的毒害作用可以增加催化劑的使用壽命，提高SCR反 應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)性;并且SCR催化劑抗S0 2性能是低溫SCR催化劑制備的重要組成部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的迫切需求，本發(fā)明提出一種減少SOd^SCR催化劑毒害的方法，其 目的在于，通過(guò)將煙氣中的S02與SCR催化劑隔離，減少了SO^SCR催化劑的毒害。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種減少S02對(duì)SCR催化劑毒害的裝置，包 括多孔反應(yīng)容器和分子篩膜;所述多孔反應(yīng)容器采用多孔材料制成，用于裝載SCR催化劑； 所述分子篩膜包覆于所述多孔反應(yīng)容器外表面，所述分子篩膜的孔道分子動(dòng)力學(xué)直徑小于 S〇2的分子動(dòng)力學(xué)直徑且大于NH3和N0的分子動(dòng)力學(xué)直徑。
[0008] 應(yīng)用所述的裝置減少SOdiSCR催化劑毒害的方法，具體為：
[0009] 將多孔反應(yīng)容器的封閉端朝向煙氣來(lái)流方向；煙氣中的S02受到分子篩膜的阻擋 被隔離于多孔反應(yīng)容器外部，煙氣中的NH 3和N0穿過(guò)分子篩膜進(jìn)入多孔反應(yīng)容器，在多孔反 應(yīng)容器內(nèi)的SCR催化劑上反應(yīng)。
[0010] 本發(fā)明將SCR催化劑放置于多孔材料制作的容器中，在容器外表面包覆合適孔道 直徑的分子篩，利用分子篩的篩分作用，使S0 2無(wú)法接觸到SCR催化劑，而Ν0、ΝΗ3可以正常在 催化劑表面反應(yīng)生成N2和H2〇，這極大地減小了 S〇2對(duì)SCR催化劑的毒害作用。
[0011] 進(jìn)一步地，還包括包覆于所述多孔反應(yīng)器內(nèi)表面的另一分子篩膜。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際 環(huán)境，煙氣量大且發(fā)電持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，外表面的分子篩容易被沖刷掉。因此在多孔反應(yīng)容器內(nèi) 表面包覆另一分子篩膜，大大增加了裝置的可靠性和使用壽命。
[0012] 由于N2的分子動(dòng)力學(xué)直徑略大于s〇2,因此采用分子篩膜阻止s〇2進(jìn)入多孔反應(yīng)容 器內(nèi)部的同時(shí)，SCR反應(yīng)的產(chǎn)物N 2也不能很好擴(kuò)散出去，導(dǎo)致SCR反應(yīng)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。進(jìn)一步 地，本發(fā)明所述多孔反應(yīng)容器由連通的上、下兩部分構(gòu)成，上部分為錐臺(tái)且上端開(kāi)口，下部 分為柱狀體且下端封閉。如此一來(lái)，SCR反應(yīng)生成的N 2可以由上部分的開(kāi)口處擴(kuò)散出去，而 錐臺(tái)結(jié)構(gòu)使得煙氣在上部分的開(kāi)口處回流極小，因此由開(kāi)口處流入多孔反應(yīng)容器的30 2極 少，很好地解決了上述問(wèn)題。
[0013] 進(jìn)一步地，還包括安裝于所述多孔反應(yīng)容器的開(kāi)口處的由多孔材料制成的多孔蓋 或石英棉。多孔蓋由多孔材料制成，如燒結(jié)濾芯、多孔陶瓷和多孔氧化鋁等。多孔蓋或石英 棉不影響他擴(kuò)散，但可以防止SCR催化劑被攜帶出去。
[0014] 綜上所述，本發(fā)明有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0015] 1)對(duì)于現(xiàn)有的SCR反應(yīng)器，可以減輕由S02引起的催化劑中毒，增加催化劑壽命，降 低成本，提高SCR反應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)性。
[0016] 2)解決了低溫SCR催化劑普遍對(duì)S〇2抗性較弱的問(wèn)題，對(duì)低溫SCR催化劑研究有重 要作用。
[0017] 3)減少S02在SCR催化劑表面氧化為S〇3,減輕由硫酸氫氨引起的空預(yù)器堵塞，減少 引風(fēng)機(jī)電耗，提高電廠(chǎng)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明專(zhuān)利的具體實(shí)施例中多孔反應(yīng)容器的回流模擬速度圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明專(zhuān)利的具體實(shí)施例中多孔反應(yīng)容器2外表面K-AlGe-MON分子篩膜的 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSEM)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā) 明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征 只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022] 圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖1示出了多孔蓋1、多孔反應(yīng)容器2、分子篩 膜3和SCR催化劑4。
[0023] 所述多孔反應(yīng)容器2為多孔材料制成，如燒結(jié)濾芯、多孔陶瓷和多孔氧化鋁等，其 上半部分為錐臺(tái)形，下半部分為長(zhǎng)方體形。長(zhǎng)方體形部分的尺寸為18X18 X40mm，錐臺(tái)形部 分小口為6 X 6mm，壁厚為2mm。利用gambit建模，并導(dǎo)入fluent進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)容器2尾部的 回流較小，如圖2所示。
[0024]所述SCR催化劑4為Mn/Ti02催化劑，將催化劑進(jìn)行研磨，選取60-80目的部分裝載 入容器中。所述SCR催化劑4在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行活性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)170°C下表現(xiàn)出最高 脫硝效率，為92 %。
[0025]所述分子篩膜3可以為Μ0Ν分子篩、AC0分子篩和NAB分子篩等，本實(shí)例中所述分子 篩膜3為K-AlGe-MON分子篩，圖3為多孔反應(yīng)容器2外表面K-AlGe-MON分子篩膜的場(chǎng)發(fā)射掃 描電子顯微鏡(FSEM)圖。該分子篩的孔道允許通過(guò)的分子直徑為3.54A,。而S〇2的分子動(dòng)力 學(xué)直徑為_(kāi)3.,6人，:N0為3.17九服3為2...6A，〇2為3.46A，N2為3.6.4人。根據(jù)分子篩的篩分性 質(zhì)，no、nh 3和〇2可以通過(guò)分子篩膜的孔道，并穿過(guò)容器壁，在scr催化劑表面反應(yīng)，生成的n2 由多孔反應(yīng)容器2開(kāi)口端擴(kuò)散出去，而S02無(wú)法通過(guò)分子篩膜，不能進(jìn)入容器。
[0026]用于減小S〇2對(duì)SCR催化劑毒害方法的步驟如下:利用水熱合成法將K-AlGe-MON分 子篩膜3負(fù)載于容器2上，調(diào)整晶化次數(shù)使得容器2表面的K-AlGe-MON分子篩膜致密連續(xù)的 分布，無(wú)明顯缺陷;將Mn/Ti0 2催化劑4放置于多孔反應(yīng)容器2內(nèi)部，并用多孔蓋1堵住尾部小 口，防止催化劑4被吹飛，此處也可以采用石英棉作為防吹飛裝置;使用時(shí)，將容器2的封閉 端朝向煙氣來(lái)流方向。
[0027]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包 含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種減少S02對(duì)SCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，包括多孔反應(yīng)容器和分子篩膜； 所述多孔反應(yīng)容器采用多孔材料制成，用于裝載SCR催化劑;所述分子篩膜包覆于所述多孔 反應(yīng)容器外表面，所述分子篩膜的孔道直徑小于S0 2的分子動(dòng)力學(xué)直徑且大于NH3和NO的分 子動(dòng)力學(xué)直徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少SOdiSCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，所述多孔反應(yīng) 容器由連通的上、下兩部分構(gòu)成，上部分為錐臺(tái)且上端開(kāi)口，下部分為柱狀體且下端封閉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減少SOd^SCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，還包括包覆 于所述多孔反應(yīng)容器內(nèi)表面的另一分子篩膜。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減少SOd^SCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，還包括安裝 于所述多孔反應(yīng)容器開(kāi)口處的多孔蓋或石英棉。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減少SOd^SCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，采用水熱合 成法將所述分子篩膜包覆于多孔反應(yīng)容器上，通過(guò)調(diào)整晶化次數(shù)使得多孔反應(yīng)容器表面的 分子篩膜致密連續(xù)地分布。6. -種應(yīng)用權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置減少SOd^SCR催化劑毒害的方 法，其特征在于，該方法具體為： 將多孔反應(yīng)容器的封閉端朝向煙氣來(lái)流方向；煙氣中的S02受到分子篩膜的阻擋被隔離 于多孔反應(yīng)容器外部，煙氣中的NH3和NO穿過(guò)分子篩膜進(jìn)入多孔反應(yīng)容器，在多孔反應(yīng)容器 內(nèi)的SCR催化劑上反應(yīng)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種減少SO2對(duì)SCR催化劑毒害的裝置及方法，屬于燃煤煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括多孔反應(yīng)容器和分子篩膜；所述多孔反應(yīng)容器采用多孔材料制成，用于裝載SCR催化劑；所述分子篩膜包覆于所述多孔反應(yīng)容器外表面，所述分子篩膜的孔道直徑小于SO2的分子動(dòng)力學(xué)直徑且大于NH3和NO的分子動(dòng)力學(xué)直徑。根據(jù)分子篩的篩分特性，NO、NH3和O2可以進(jìn)入容器內(nèi)部，并在SCR催化劑表面反應(yīng)生成N2和H2O，生成的N2可以從容器開(kāi)口端流出，而SO2無(wú)法進(jìn)入，或只有少量SO2通過(guò)回流進(jìn)入容器內(nèi)部，從而大大減小了SO2對(duì)SCR催化劑的毒害作用。
【IPC分類(lèi)】B01D53/22, B01D53/54, B01D53/86
【公開(kāi)號(hào)】CN105709572
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610225266
【發(fā)明人】張 成, 李鑫, 方慶艷, 馬侖, 譚鵬, 趙思楠, 張小培, 陳剛
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)