(大连凯特利催化工程技术有限公司,辽宁 大连 116085)
[摘 要]本公司开发了一种低温高效且性能稳定的SCR脱硝催化剂。催化剂新鲜样品和毒化后再生样品在小试性能测试中NOx出口浓度小于50×10-6,无明显性能衰减和结构变化,被硝盐污染后的样品可以通过水洗的方式得以完全再生。该催化剂经放大生产后,用于两钠装置尾气净化脱NOx,尾气净化后能达标排放。催化剂经一次水洗再生后运行至今,活性无明显衰减,亦未见催化剂阻力降明显增加。通过实验室小试性能评价与工业应用性能评价结果对比,以及模拟硝盐污染样品再生后性能评价结果对比,说明该催化剂适宜于工业化应用。
[关键词] 催化剂;SCR脱硝;水洗;再生;小试;工业应用
[中图分类号] TQ 426.94 [文献标志码] B [文章编号]1004-9932(2014)01-0057-04
硝酸钠和亚硝酸钠(下称两钠)生产的工艺尾气不同于硝酸尾气和锅炉烟气,两钠工艺尾气温度相对较低,水含量较高,二氧化碳含量相对较高,含有一定浓度的钠盐(包括硝酸钠、亚硝酸钠和碳酸钠等)颗粒。常用的稀硝酸装置尾气或锅炉烟气净化催化剂则不适用于两钠工艺尾气净化,一直是国内外尾气污染净化领域的难点[1-4]。
目前工业应用的中低温高活性SCR脱硝催化剂有两类:一类是以贵金属为主要活性组分的低温高活性催化剂;另一类是以非贵金属为活性组分的低温高活性SCR脱硝催化剂。前者由于其价格昂贵、N2选择性低、操作弹性差等不足,应用范围有限[1-2];后者主要用于中压法硝酸尾气或锅炉烟气(不含硫组分)的净化,其活性操作温度在250~420 ℃,由于其在两钠装置尾气净化过程中载体强度迅速下降,使用寿命短,反应温度较高,造成生产能耗高。
中国科学院大连化学物理研究所发起组建的大连凯特利催化工程技术有限公司基于市场需求,开发出低温高活性、长寿命、可多次洗涤再生的低温N-847D系列氨选择性还原脱除NOx催化剂,并成功应用于杭州龙山有限公司两钠装置尾气净化系统。运行结果表明:以气化氨或氨储槽弛放气(即氨罐平衡气)作为还原剂,在入口NOx含量3 500~5 000 mg/m3、空速3 500 h-1、反应床层温度170~220 ℃、NH3/NOx 1.1~1.2条件下,净化出口NOx含量约230 mg/m3,满足两钠生产装置尾气排放要求,两钠生产装置尾气净化后达标排放,达到工艺设计指标,整个净化系统运行稳定。催化剂再生后运行至今,脱硝活性无明显衰减,催化剂床层阻力降亦未见明显增加。
1 性能评价
1.1 小试评价条件
催化剂的性能评价在实验室自行搭建的连续流动微型固定床反应体系中进行。反应管外部由管式电炉均匀加热,管式电炉内壁装有直径为1 mm的K型热电偶,通过温度控制器可以测量并控制电炉的温度。模拟气体由NO、NH3、空气及载气N2组成(不含两钠),各路气体的流量由质量流量控制器(Mass Flow Controller, MFC)控制,经过混合罐混合后一起进入反应器。
测试条件:入口NO含量为1 000×10-6,O2含量为3%,空速为1×104 h-1,NH3/NO为1.0~1.1,常压。原料气和尾气中NO的含量由GAS400一氧化氮分析仪检测。为了消除表面吸附的影响,系统在通气运行稳定2 h后开始采集数据。
新鲜催化剂人工负载硝盐的负载量达到3%时,N-847D的脱硝精度已经不能满足排放要求,可用2倍催化剂体积的水洗涤再生1次。
1.2 工业装置中催化剂运行条件