對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)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，燃煤電廠排放的NOx造成的空 氣污染越來越引起人們的重視。當前選擇性催化還原（SCR)工藝作為主流的一種燃煤煙氣 脫硝技術(shù)，已在國內(nèi)廣泛應用。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，化學壽命約為2~ 3年，由于各種物理、化學等因素導致催化劑活性降低，在其化學壽命結(jié)束后催化劑將不能 滿足脫硝要求。
[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械磨損，其中S0 2是導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，生成 一系列銨鹽，這樣不僅會造成NH3的浪費，而且還會導致催化劑的活性位被覆蓋，導致催化 劑失活。此外，S0 2與催化劑中的金屬活性成分發(fā)生反應，生成金屬硫酸鹽導致催化劑失活。
[0004] 另一方面，隨著低溫SCR催化劑越來越受到關(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 應器的經(jīng)濟性;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] 為實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種減少S02對SCR催化劑毒害的裝置，包 括多孔反應容器和分子篩膜;所述多孔反應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容器外表面，所述分子篩膜的孔道分子動力學直徑小于 S〇2的分子動力學直徑且大于NH3和N0的分子動力學直徑。
[0008] 應用所述的裝置減少SOdiSCR催化劑毒害的方法，具體為：
[0009] 將多孔反應容器的封閉端朝向煙氣來流方向；煙氣中的S02受到分子篩膜的阻擋 被隔離于多孔反應容器外部，煙氣中的NH 3和N0穿過分子篩膜進入多孔反應容器，在多孔反 應容器內(nèi)的SCR催化劑上反應。
[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無法接觸到SCR催化劑，而Ν0、ΝΗ3可以正常在 催化劑表面反應生成N2和H2〇，這極大地減小了 S〇2對SCR催化劑的毒害作用。
[0011] 進一步地，還包括包覆于所述多孔反應器內(nèi)表面的另一分子篩膜。對于現(xiàn)場實際 環(huán)境，煙氣量大且發(fā)電持續(xù)時間長，外表面的分子篩容易被沖刷掉。因此在多孔反應容器內(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的分子動力學直徑略大于s〇2,因此采用分子篩膜阻止s〇2進入多孔反應容 器內(nèi)部的同時，SCR反應的產(chǎn)物N 2也不能很好擴散出去，導致SCR反應無法繼續(xù)進行。進一步 地，本發(fā)明所述多孔反應容器由連通的上、下兩部分構(gòu)成，上部分為錐臺且上端開口，下部 分為柱狀體且下端封閉。如此一來，SCR反應生成的N 2可以由上部分的開口處擴散出去，而 錐臺結(jié)構(gòu)使得煙氣在上部分的開口處回流極小，因此由開口處流入多孔反應容器的30 2極 少，很好地解決了上述問題。
[0013] 進一步地，還包括安裝于所述多孔反應容器的開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)對于現(xiàn)有的SCR反應器，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反應器的經(jīng)濟性。
[0016] 2)解決了低溫SCR催化劑普遍對S〇2抗性較弱的問題，對低溫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器堵塞，減少 引風機電耗，提高電廠運行安全性和經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明專利的具體實施例中多孔反應容器的回流模擬速度圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明專利的具體實施例中多孔反應容器2外表面K-AlGe-MON分子篩膜的 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSEM)圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及較佳實施 例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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)明各個實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)明較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖1示出了多孔蓋1、多孔反應容器2、分子篩 膜3和SCR催化劑4。
[0023] 所述多孔反應容器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 上半部分為錐臺形，下半部分為長方體形。長方體形部分的尺寸為18X18 X40mm，錐臺形部 分小口為6 X 6mm，壁厚為2mm。利用gambit建模，并導入fluent進行計算，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在固定床反應器上進行活性檢測實驗，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，本實例中所述分子 篩膜3為K-AlGe-MON分子篩，圖3為多孔反應容器2外表面K-AlGe-MON分子篩膜的場發(fā)射掃 描電子顯微鏡(FSEM)圖。該分子篩的孔道允許通過的分子直徑為3.54A,。而S〇2的分子動力 學直徑為_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可以通過分子篩膜的孔道，并穿過容器壁，在scr催化劑表面反應，生成的n2 由多孔反應容器2開口端擴散出去，而S02無法通過分子篩膜，不能進入容器。
[0026]用于減小S〇2對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，無明顯缺陷;將Mn/Ti0 2催化劑4放置于多孔反應容器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，將容器2的封閉 端朝向煙氣來流方向。
[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、等同替換和改進等，均應包 含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種減少S02對SCR催化劑毒害的裝置，其特征在于，包括多孔反應容器和分子篩膜； 所述多孔反應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 反應容器外表面，所述分子篩膜的孔道直徑小于S0 2的分子動力學直徑且大于NH3和NO的分 子動力學直徑。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 容器由連通的上、下兩部分構(gòu)成，上部分為錐臺且上端開口，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 于所述多孔反應容器開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容器上，通過調(diào)整晶化次數(shù)使得多孔反應容器表面的 分子篩膜致密連續(xù)地分布。6. -種應用權(quán)利要求1-5任意一項權(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： 將多孔反應容器的封閉端朝向煙氣來流方向；煙氣中的S02受到分子篩膜的阻擋被隔離 于多孔反應容器外部，煙氣中的NH3和NO穿過分子篩膜進入多孔反應容器，在多孔反應容器 內(nèi)的SCR催化劑上反應。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少SO2對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。裝置包括多孔反應容器和分子篩膜；所述多孔反應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容器外表面，所述分子篩膜的孔道直徑小于SO2的分子動力學直徑且大于NH3和NO的分子動力學直徑。根據(jù)分子篩的篩分特性，NO、NH3和O2可以進入容器內(nèi)部，并在SCR催化劑表面反應生成N2和H2O，生成的N2可以從容器開口端流出，而SO2無法進入，或只有少量SO2通過回流進入容器內(nèi)部，從而大大減小了SO2對SCR催化劑的毒害作用。
【IPC分類】B01D53/22, B01D53/54, B01D53/86
【公開號】CN105709572
【申請?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
【申請人】華中科技大學