一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法技术

本发明专利技术属于锅炉环保技术领域，具体涉及一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法。所述的资源化再利用方法，是筛选出满足再利用标准的废弃SCR催化剂，用化学药剂清洗除去杂质，再其磨制成具有一定细度的再生粉，后按照一定的比例将再生粉和新鲜钛白粉在搅拌罐中搅拌混合均匀，经过滤机除去多余的水分得到钛白粉滤饼，再通过闪蒸干燥机对滤饼进行干燥，从而得到一种满足商业使用要求的混合粉。以该混合粉为原料制成的催化剂的各项指标均可以达到商用SCR催化剂的性能要求，在保护环境的同时可以减少生产过程中原材料的使用，具有一定的经济效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锅炉环保
，具体涉及一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是一种危害生物健康和破坏大气环境的剧毒污染物，其主要危害表现在：①破坏人体和动物的呼吸系统；②对植物的细胞和组织产生毒害作用；③是形成酸雨和酸雾主要原因之一；④能与碳氢化合物反应，产生光化学烟雾；⑤能使O3发生分解，破坏大气臭氧层。氮氧化物主要来源是化石燃料的燃烧。在众多烟气脱氮技术中，选择性催化还原法(SCR)是目前应用最多、最成熟和最为有效的烟气脱硝技术之一。SCR催化剂是选择性催化还原技术的核心，SCR催化剂效率的高低直接决定着脱硝效果的好坏。SCR反应器的主要布置方式是高温高尘式，即反应器位于省煤器之后，空预器之前。在这种布置方式下催化剂长期处在在高温、高湿、高尘的环境中，运行状况十分恶劣。在运行一段时间后，催化剂就会出现磨损、孔道堵塞和催化活性下降等情况。当催化剂的效率将至一定程度时就需要对催化剂模块进行更换，一般来说催SCR催化剂的更换周期为2～3年，预计2016年中国燃煤电厂需要更换的催化剂为5万立方左右。随着SCR工艺的广泛应用，更换下来的废弃催化剂的数量将越来越多。现在大量应用的是以TiO2为基体的钒钨钛催化剂，倘若对这些废弃催化剂不加处置而随意堆置，会有以下危害：①占用大量的土地资源，增加企业的成本；②废弃催化剂中的剧毒物质钒会通过雨水或粉尘等进入土壤和地下水系统中，给自然环境带来严重危害；③废弃催化剂其中所含的贵重金属没能得到回收利用，造成有效资源的巨大浪费。因此对废弃催化剂进行合理的再利用，减少催化剂的二次污染，对催化剂中的活性物质进行再次利用，是SCR催化剂行业迫切需要解决的问题。目前失活催化剂的利用方法主要有两种，即再生法和再利用法。再生法是将失活后的催化剂经过一系列的物理化学方法进行处理，其主要步骤包括：①压缩气体清灰或机械清灰；②水洗再生；③再生药剂清洗；④补充活性物质；⑤干燥煅烧等。对催化剂的失活原因进行准确的分析是催化剂再利用的关键，通过再生处理使一部分导致催化剂失活的因素得到清除，使催化剂恢复一定的活性。但是这种防法存在以下问题：①对水的消耗较大，产生的废液难以处理；②再生后的催化剂需要保持一定的机械强度，以便再次安装使用。而国内的催化剂所处的运行状况大都比较恶劣，催化剂磨损严重，能够进行再生的催化剂的量有限；③由于再生的成本较高，再生催化剂的单位费用已接近新催化剂的单位费用，经济意义不大，实际应用越来越少。再利用法是将废旧催化剂主要是将催化剂进行筛选、清洗和研磨后得到再生粉，再生粉按一定的比例与新粉混合均匀，再经过催化剂混料、预挤、陈腐、挤出、干燥和煅烧等生产流程，得到成品催化剂。虽然废旧催化剂催化效率降低，化学性质和物理性质也发生了改变，但是催化剂中的有效组分依然存在，经过处理以后，仍有很强的使用价值。对于废弃催化剂的再利用法需要解决以下难题：①废弃催化剂的筛选以及清洗，废弃催化剂能够很难直接进行利用，需要进行前处理。②如何实现废弃催化剂与新鲜钛白粉的均匀混合，用废弃催化剂制得的再生粉和新鲜钛白粉的物料特性有很大的差别，如果粉体混合不均匀很容易出现催化剂开裂等问题。在专利申请CN201410482728.2中，公开了一种堵塞失活的SCR催化剂的回收再生方法及再生SCR催化剂载体制备技术，这是一种较为新型的回收再生方法。但在实际应用过程中也存在以下问题，将研磨好的钛白粉与偏钛酸进行混合后煅烧，会影响偏钛酸颗粒的生长。而再生后的催化剂颗粒再次经过高温煅烧，会进一步降低其比表面，不利于催化剂的催化效率提高。目前如何实现废弃催化剂合理的资源化再利用，最大限度的发挥废弃催化剂的价值，一直是一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法，该方法综合了催化剂再生技术和催化剂再利用技术的优点，提供了一种污染小、利用率高、效果好、有一定工程应用价值的解决方案。该方法不仅可以应用于生产过程产生的废料(如泥料、边角料和破损的催化剂)，也可以应用于从电厂更换下来的废弃SCR催化剂模块。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法，包括以下步骤：1)筛选切割：对废弃的SCR催化剂模块进行测试，筛选出比表面积大于35m2/g的部分；将上述催化剂切割成块状催化剂；2)清洗再生：对催化剂的失活原因进行分析，并根据催化剂的失活原因制定具体的清洗方案，使清洗后的催化剂中所含的杂质金属的含量满足Fe≤0.05％，Mg≤0.05％，Ca≤0.05％，K≤0.02％，Na≤0.02％；3)破碎研磨：将催化剂进行粉碎，再将催化剂研磨至粒径介于50nm～10um；4)搅拌混合：将新鲜钛白粉配置成钛液，向新鲜钛液中添加磨制得到的钛白粉，再搅拌，使两种催化剂混合均匀，得到一种混合钛液；5)使用过滤装置对上述的浆液进行过滤，除去多余的水分，得到钛白粉滤饼。后通过闪蒸干燥机对钛白粉滤饼进行干燥，即可得到新型再生钛白粉；6)将再生钛白粉与仲钨酸铵、偏钒酸铵、粘结剂、乳化剂、润滑剂等混合，经过炼泥、预挤、陈腐、挤出、干燥和煅烧环节，制得到商用SCR催化剂。所添加各成分的质量比例如下，再生钛白粉：仲钨酸铵：偏钒酸铵：硅粉：玻璃纤维：羧甲基纤维素：聚氧化乙烯：50％乳酸：纸浆(干重)：硬脂酸：15％氨水为100：3.6～8.5：0.77～1.54：1.6～3.6：5～7：0.20～0.30：0.70～0.95：0.80～1.20：2.00～5.00：0.30～0.50：20～25。所述切割后的块状催化剂长和宽介于3～6cm之间，高介于5～10cm之间。清洗方法包括但不限于振动清洗、鼓泡清洗、酸洗、碱洗或表面活性剂清洗。所使用的破碎工具包括但不限于雷蒙磨、风扇磨和钢球磨。所述的新鲜钛白粉配置成钛液，新鲜钛量浓度为200～280g/L，以TiO2质量计，所添加的磨制钛白粉的量与新鲜钛白粉的质量比为0.01～0.1：1，混合搅拌时间为0.5～2h。所使用的过滤机包括但不限于板框过滤机，离心过滤机或真空过滤机。闪蒸机的进风温度控制在195～205℃，出风温度控制在90～105℃，风速4～5m/s，风量1750～2200m3/h，水分蒸发量70～90kg/h，停留时间6～10s。所添加的偏钒酸铵和仲钨酸铵的质量为设计质量减去再生粉中的含有的质量，即将再生粉中的WO3和V2O5折算成(NH4)2WO4与NH4VO3。本专利技术的有益效果是：①在清洗过程中由于不需要保持催化剂的外形完整，因此可以大大延长催化剂的清洗时间和清洗强度，能够使废弃催化剂的活性得到最大限度的回复；②废弃催化剂粉体与新钛白粉经过浆液搅拌混合与旋风混合，使新粉和旧粉混合较为均匀，解决传统方法在再次成型后催化剂的机械强度较低的问题；③不仅可以应用于生产过程中产生的废弃催化剂，也可以应用于电厂更换下来的催化剂模块。④提高的废弃催化剂的利用率，可以实现废弃催化剂中钛、钨和钒的有效利用，节约资源，同时降低企业的生产成本具有一定的经济效益和环境效益。附图说明图1是一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法工艺流程图；图中，1.雷蒙磨进料口，2.雷蒙磨，3.雷蒙磨出料口，4.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)筛选切割：对废弃的SCR催化剂模块进行测试，筛选出比表面积大于35m2/g的部分；将上述催化剂切割成块状催化剂；2)清洗再生：对催化剂的失活原因进行分析，并根据催化剂的失活原因制定具体的清洗方案，使清洗后的催化剂中所含的杂质金属的含量满足Fe≤0.05％，Mg≤0.05％，Ca≤0.05％，K≤0.02％，Na≤0.02％；3)破碎研磨：将催化剂进行粉碎，再将催化剂研磨至粒径介于50nm～10um；4)搅拌混合：将新鲜钛白粉配置成钛液，向新鲜钛液中添加磨制得到的钛白粉，再搅拌，使两种催化剂混合均匀，得到一种混合钛液；5)使用过滤装置对上述的浆液进行过滤，除去多余的水分，得到钛白粉滤饼，后通过闪蒸干燥机对钛白粉滤饼进行干燥，即可得到新型再生钛白粉；6)将再生钛白粉与仲钨酸铵、偏钒酸铵、粘结剂、乳化剂、润滑剂等混合，经过炼泥、预挤、陈腐、挤出、干燥和煅烧环节，制得到商用SCR催化剂。所添加各成分的质量比例如下，再生钛白粉：仲钨酸铵：偏钒酸铵：硅粉：玻璃纤维：羧甲基纤维素：聚氧化乙烯：50％乳酸：纸浆(干重)：硬脂酸：15％氨水为100：3.6～8.5：0.77～1.54：1.6～3.6：5～7：0.20～0.30：0.70～0.95：0.80～1.20：2.00～5.00：0.30～0.50：20～25。...

【技术特征摘要】
1.一种废弃SCR催化剂资源化再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)筛选切割：对废弃的SCR催化剂模块进行测试，筛选出比表面积大于35m2/g的部分；将上述催化剂切割成块状催化剂；2)清洗再生：对催化剂的失活原因进行分析，并根据催化剂的失活原因制定具体的清洗方案，使清洗后的催化剂中所含的杂质金属的含量满足Fe≤0.05％，Mg≤0.05％，Ca≤0.05％，K≤0.02％，Na≤0.02％；3)破碎研磨：将催化剂进行粉碎，再将催化剂研磨至粒径介于50nm～10um；4)搅拌混合：将新鲜钛白粉配置成钛液，向新鲜钛液中添加磨制得到的钛白粉，再搅拌，使两种催化剂混合均匀，得到一种混合钛液；5)使用过滤装置对上述的浆液进行过滤，除去多余的水分，得到钛白粉滤饼，后通过闪蒸干燥机对钛白粉滤饼进行干燥，即可得到新型再生钛白粉；6)将再生钛白粉与仲钨酸铵、偏钒酸铵、粘结剂、乳化剂、润滑剂等混合，经过炼泥、预挤、陈腐、挤出、干燥和煅烧环节，制得到商用SCR催化剂。所添加各成分的质量比例如下，再生钛白粉：仲钨酸铵：偏钒酸铵：硅粉：玻璃纤维：羧甲基纤维素：聚氧化乙烯：50％乳酸：纸浆(干重)：硬脂酸：15％氨水为100：3.6～8.5：0.77～1.54：1.6～3.6：5～7：0.20～0.30：0.70～0.95：0.80～1.20：2.00～5.00：0.30～0.50：20～25。2.根据权利要求1所述的一种废弃SCR催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国勋，罗奖合，张强，李建玺，王凯，尹琢然，郭利静，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，涿州西热环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61