陆强,裴鑫琦,徐明新,王涵啸,吴亚昌,欧阳昊东
(华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室,北京102206)
目前,我国的能源结构依然以化石能源为主,化石燃料燃烧排放出大量的氮氧化物(NOx),对环境安全和人类生活造成巨大威胁。近年来,国家对NOx的排放要求日趋严格,随着GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》的实施,燃煤发电机组已经普遍进行脱硝改造[1]。目前,主流燃煤发电机组脱硝技术主要包括燃烧前燃料脱硝、燃烧中改进燃烧方式脱硝以及燃烧后烟气脱硝3种。在燃烧后烟气脱硝技术中,选择性催化还原脱硝技术(selective catalytic reduction,SCR)凭借脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点,成为应用最广泛、技术最成熟、效率最高的烟气脱硝技术。催化剂是SCR脱硝技术的核心,催化剂的性能直接影响SCR脱硝系统的运行效率[2-3]。在实际运行过程中,催化剂的脱硝性能和使用寿命受烟气成分、飞灰冲刷磨损、催化剂孔道堵塞、化学中毒失活等综合影响[4-9]。其中,重金属中毒是导致催化剂失活、脱硝性能下降的重要原因之一。
砷是我国煤炭中普遍存在的一种重金属成分,其含量多集中于0.4~10μg/g。按照我国煤炭行业标准(MT/T 803—1999)煤中砷含量的分级方法,我国的煤炭多为二级含砷煤(砷含量>4~8μg/g),但我国西南部和内蒙地区,开采的煤炭中砷含量较高,可高达2000μg/g[10]。在燃用高砷煤时,烟气中会含有大量砷氧化物,造成SCR催化剂中毒失活,直接影响SCR脱硝系统的运行性能。因此,避免催化剂砷中毒失活对于确保高砷煤发电机组超低排放运行至关重要。此外,因砷中毒而失活的催化剂中含有大量的砷氧化物,属于危险废弃物[11-12],如何经济安全地对砷中毒催化剂进行回收及再生利用也是目前亟待解决的问题。
因此,本文结合现有SCR脱硝催化剂的研究进展,较为全面地分析了SCR脱硝催化剂的砷中毒机理,总结了催化剂抗砷中毒优化改性方式以及中毒催化剂的再生技术,并对未来抗砷中毒SCR脱硝催化剂的发展趋势进行了简要讨论。
一般而言,砷在燃煤中主要以砷硫铁矿(FeAsS)的形式存在,少部分为有机砷[13]。在煤的燃烧过程中,砷硫铁矿在高温下被氧化并以气态As2O3(也有少量As4O6)形式释放到烟气中,同时部分As2O3会被进一步氧化形成As2O5。燃烧过程As的迁移过程如图1所示,该过程所涉及的化学反应如式(1)、式(2)所示[14]。
图1 煤中砷转移机理
当气态As2O3随烟气流经SCR脱硝系统时,会在催化剂表面冷凝、沉积,引起催化剂中毒失活,降低催化剂脱硝反应活性。目前,普遍认可的SCR催化剂砷中毒机理主要包括以下两个方面:一是物理失活,即砷氧化物在催化剂表面形成致密层堵塞催化剂孔道,导致物理作用下的失活;另一方面是化学失活,即烟气中砷与催化剂活性物质存在相互作用,破坏催化剂表面酸位点,削弱催化剂氧化还原能力,导致催化剂化学中毒失活。
1.2.1 物理失活
SCR催化剂的砷中毒物理失活主要是由于砷氧化物在催化剂表面沉积、氧化、覆盖、堵塞孔道所致。烟气中的砷氧化物(以As2O3为主)会扩散至催化剂表面,堵塞孔道,使得其比表面积减少,活性降低,同时,As2O3会氧化生成As2O5致密层,覆盖在催化剂表面,阻碍气相反应物在催化剂表面的吸附和扩散,影响SCR反应的进行。
朱春华等[15]对某燃煤电厂新鲜的、运行3个月、运行3年的催化剂进行了对比测试,结果表明运行3个月的催化剂比表面积从66.62m2/g降低至56.04m2/g,其钒物种形态与新鲜催化剂没有明显区别,由此证实运行3个月的催化剂失活主要由物理堵塞所致;而运行3年的催化剂中砷含量与运行3个月的催化剂中砷含量接近,但相较于后者,前者中砷与V2O5存在明显的相互作用,钒物种形态发生改变,由此证实运行3年的催化剂失活是由物理堵塞和化学中毒失活综合所致。Lu等[16]通过对某高砷煤电厂板式SCR脱硝系统中首层和中层的砷中毒催化剂进行表征测试,发现不同床层的催化剂砷中毒机制同样存在差异,首层催化剂中砷的形态主要为As2O5,其失活主要是由物理堵塞及As2O5致密层覆盖活性位点所致;而中层催化剂中砷元素特征峰相较首层出现偏移,说明其失活主要和砷与催化剂活性位发生化学反应有关。
此外,孙克勤等[17]通过实验测定了催化剂中砷的沉积量与中毒催化剂活性的关系,提出砷会首先在催化剂表面发生氧化反应,形成几乎没有活性的砷氧化物(As2O5)饱和层,该饱和层会致密包覆在催化剂表面,阻碍气相反应物扩散到催化剂内部。Kong等[18]采用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段详细地研究了As2O3在催化剂表面的氧化行为,提出砷在催化剂表面氧化主要有两条反应路径,如图2所示。在路径1中,烟气中O2分子吸附到催化剂表面转换为表面吸附氧(2O-),当气态As2O3流经催化剂并吸附到其表面后,随即被其邻近吸附的表面氧(2O-)氧化为As2O5。在路径2中,气态As2O3被催化剂活性成分V2O5所氧化,氧化时V2O5中的晶格氧转化为化学吸附氧(2O-),随后将催化剂表面吸附的As2O3氧化为As2O5,同时V2O5被还原为V2O3;其中,在该反应中V2O3不能被O2分子再次氧化为V2O5,因而导致催化剂中毒失活。上述两条路径氧化产生的As2O5在催化剂表面不断累积,形成砷覆盖层,阻断了NH3的吸附与活化过程,导致催化剂中毒失活。
1.2.2 化学失活
砷除了能够引起催化剂物理失活外,还存在对催化剂活性组分的化学毒害作用,主要表现为砷会与催化剂的活性组分相结合并发生反应,从而破坏催化剂原有酸位点,影响活性组分钒的氧化还原能力,最终导致催化剂活性下降。
关于砷与SCR催化剂酸位点的反应机理,目前有两种,分别由Pritchad等[14]和Morita等[19]提出,反应路径如图3所示。Pritchad等[14]提出砷主要与催化剂的Brönsted酸位点发生反应,而Morita等[19]提出的砷中毒机理中砷物质主要破坏了催化剂的Lewis酸位点,上述两种砷中毒机理的差异在于与As2O3发生化学反应的酸性位点不同。
图2 Kong等[18]提出的SCR催化剂砷中毒机理
图3 As2O3与催化活性位点的反应机理
近年来,随着表征分析及理论计算的不断完善,砷与酸位点的作用机制逐渐明朗。Peng等[20]通过实验和密度泛函理论计算(DFT)研究了商用V2O5-WO3/TiO2催化剂的砷中毒机理。通过对砷含量为1.4%的中毒催化剂进行测试表征发现,催化剂砷中毒后,TiO2和WO3的晶型结构没有发生变化,失活的原因主要在于砷使催化剂Lewis酸(V==O)数量减少,且破坏了原有的Brönsted酸位点(V—OH),形成了新的酸位点As—OH,而As—OH活性较差,在吸附氨气的过程中,吸附能过大,不利于后续反应进行。Hu等[21]提出了与Peng等[20]同样的观点,即催化剂砷中毒后,原有的V—OH酸位点被破坏,对应形成的是活性较差的As—OH,这使催化剂对NH3的吸附能力变差,进而表现出活性下降。
砷对催化剂氧化还原能力的破坏主要体现在砷会破坏催化剂活性组分。阮东亮等[22]基于商业钒钛催化剂模拟砷中毒后,通过程序升温还原(H2-TPR)测试发现,中毒催化剂的氢气还原峰由455℃附近向低温区偏移至420℃,由此证实砷与催化剂发生反应,且通过XPS表征发现新鲜催化剂中钒主要为V2O5,而中毒催化剂中出现了V4+和V2+的特征峰,表明钒的存在形式出现多样化,砷中毒影响了催化剂表面的VOx物种形态,最终导致催化剂氧化还原能力降低。
此外,催化剂砷中毒还与砷物种价态及含量有直接关系。Li等[23]研究了V2O5-WO3/TiO2催化剂中不同砷含量(0.47%、0.94%、2.9%,质量分数)条件下的中毒失活机理。结果表明,砷在催化剂表面主要有As3+和As5+两种形式,当砷含量处于低浓度时,砷主要以As2O3的形式存在,当砷含量逐渐增加后,催化剂中As2O5含量随之增加。其中,As5+对催化剂N2选择性的影响高于As3+,这是因为As5+存在时,催化剂表面形成的含砷基团氧化性更强,从而选择性催化NH3氧化,阻断NH3与NO还原反应的发生,造成N2O的产率升高,使得N2选择性降低。
SCR催化剂砷中毒后,催化活性减弱,脱硝效率大幅降低,如何提高催化剂的抗砷中毒能力、延长催化剂在高砷烟气中的使用寿命,一直是SCR催化剂研究的重点。结合前述砷物种作用下催化剂物理与化学失活机理分析可知,提高SCR脱硝催化剂抗砷性能,可从催化剂本身物化性质改性以及烟气侧加入砷氧化物吸附添加剂两方面采取相应措施。
2.1.1 催化剂孔隙结构调整
催化剂容纳有毒物质且不受其影响的能力与催化剂的孔隙率及孔结构密切相关。因此,改善催化剂的物理特性、调整孔隙结构,以提高其对砷氧化物沉积的容纳能力,是保证催化剂高活性的重要技术手段。Haldor Topsoe公司通过对催化剂的生产工艺进行优化,制备出具有3种孔结构的DNX催化剂,其中,微孔和中孔由陶瓷催化剂载体TiO2颗粒形成,大孔是在生产催化剂时通过热处理工艺形成。测试结果表明,中孔可以有效容纳砷及其他有毒物种,克服砷氧化物的沉积和聚积对催化剂的破坏效果。因此,当微孔出现部分堵塞时,中孔和大孔依然可以作为有效通道进行SCR反应,催化剂还能保持良好的活性,从而表现出良好的抗砷中毒能力[24-25]。
2.1.2 化学配方优化
除改善催化剂的物理结构外,优化催化剂的化学配方也可提高催化剂抗砷中毒能力,其具体思路为:通过调整催化剂活性组分,优选活性助剂,抑制砷对催化剂的破坏效果,在此基础上,还可协同添加抗砷助剂,从而保护催化剂活性组分、增加催化剂酸位点数量,以提高催化剂的耐砷性能。
(1)活性助剂目前研究表明,钼(Mo)对于提高催化剂抗砷中毒能力的效果十分显著。Peng等[26]分别将砷掺杂于以MoO3和WO3作为活性助剂的V2O5/TiO2催化剂中,通过对比研究发现,以Mo组分为助剂的催化剂中,MoO3质量分数为1.9%和3%时,其脱硝效率均高于掺杂3%WO3的催化剂。由此可知,相较于WO3,MoO3体现出更优异的抗砷中毒性能,这主要是因为:一方面,MoO3在催化剂表面具有更好的分散性,使得催化剂活性位点增多、活性表面增大,从而抑制了As对催化剂表面活性位的破坏,确保了催化剂在砷中毒后仍可保持较高活性;另一方面,Mo组分在催化剂表面会以Mo—O—Mo和Mo==O基团形式存在,其活性显著优于W所形成的W—O—W和W==O基团,高活性的Mo会优先与As结合,以达到保护催化剂活性组分的效果。在V2O5-WO3/TiO2催化剂中,As会优先与活性组分V2O5反应生成VAs2O7,其性质稳定,无法参与SCR的氧化还原循环反应,进而导致催化剂失活,而在V2O5-MoO3/TiO2中,因Mo的活跃性较高,As会优先与Mo反应生成Mo4As10O35,从而起到了保护V2O5的作用[15],这是Mo掺杂催化剂具有抗砷中毒特性的关键所在。
Li等[27]研究了Ce/Ti催化剂负载MoO3的抗砷效果,结果表明,在400℃条件下,未负载Mo的催化剂在砷中毒后活性损失达到50%,而负载Mo的催化剂活性损失仅为27.8%。尽管中毒后催化剂的脱硝性能有所下降,但是相比于未负载Mo的催化剂,脱硝活性损失较少,Ce-MoO3/TiO2催化剂表现出良好的抗砷性能。通过表征结果发现,当MoO3引入Ce/Ti体系中后,砷对催化剂活性组分CeO2的破坏作用减小。由于As和Mo之间的相互作用更加强烈,所以在MoO3引入之后,砷优先与Mo结合,Ce3+和Ce4+之间的循环能力没有受到较大干扰,从而达到了保护活性组分Ce的效果,使得催化剂可以保持较高的脱硝效率。
除了MoO3,还有研究表明使用复合活性助剂也可提高催化剂的抗砷中毒性能。赵会民等[28]以V2O5、WO3、MoO3、TiO2、SiO2作 为 催 化 剂 组 分,制备了兼具抗砷中毒和低SO2氧化率的催化剂,其中TiO2和SiO2为复合载体,WO3、MoO3为复合助剂。模拟砷中毒催化剂活性测试结果显示,在350℃下未改性的对比样催化剂活性K值由36.7m/h下降至26.1m/h,而改性催化剂的活性K值由39.5m/h下降为36.5m/h,基本可以保持原有活性的90%。采用这种特殊改性的复合载体,使得催化剂具有较大的比表面积,活性组分与载体之间的相互作用更强,同时复合助剂的添加也提高了活性组分的均匀分散水平,进而提升了催化剂的抗砷中毒性能。
(2)抗砷助剂添加抗砷助剂也是增强催化剂抗砷性能的重要手段。张涛[29]提出以Bi或In作为抗砷助剂,可保护催化剂的活性组分不被砷破坏,此外,添加Ca和Sn作为结构助剂也可阻止砷在催化剂表面的沉积和聚集,从而抑制催化剂砷中毒失活。测试结果表明,与未添加助剂的催化剂对比,改性后催化剂中的砷含量减少,催化剂耐砷能力提高2~4倍。陆强等[30]提出以SnO2作为抗砷助剂,V2O5作为活性成分,MoO3作为活性助剂,并辅助添加有机和无机结构助剂,可获得具有抗砷中毒能力且良好机械性能的平板式SCR脱硝催化剂。李想[31]在钒钨钛催化剂的基础上提出可通过在脱硝催化剂制备过程中引入抗砷助剂(如镁盐、钡盐、钴盐或铁盐等)来改善催化剂的化学稳定性;经过测试发现,添加抗砷中毒元素后,模拟中毒催化剂在含砷条件下的脱硝活性相较对比样催化剂显著提升,300℃下NO转化率可以从35%升到78%以上,其中镁盐效果最佳,镁盐改性后最佳NO转化率可高达88%。
为了降低催化剂砷中毒的可能,除改善催化剂抗砷中毒性能外,还可通过烟气侧对气态砷氧化物进行吸附、固化,以减轻砷物质对催化剂的毒害作用,其中钙基吸附剂被认为是一种有效的砷氧化物吸附固化添加剂。
Senior等[32]研究发现烟气中的CaO能够吸附As2O3,两者互相作用生成Ca3(AsO4)2,反应如式(3)所示。Ca3(AsO4)2是一种热稳定性非常高的化合物,它的存在一般不会导致催化剂中毒,所以当CaO和As2O3同时存在时,两种物质对于催化剂的毒化作用会被大大削弱。
图4 Hu等[21]提出的提供酸位点示意
何梓谦等[33]探究了MgO、Fe2O3、CaO这3种不同吸附剂对烟气中砷的吸附作用,结果表明,与MgO、Fe2O3相比,CaO对气相砷的吸附量最大,这与CaO的强碱性及高比表面积密切相关。王泉海等[34]研究发现,烟气中CaO的存在可显著增强烟气中砷氧化物的沉积速率,使其以Ca3(AsO4)2形式停留在固相物质中,且同时研究发现烟气中CaO的含量越大,Ca3(AsO4)2的稳定相温度范围越宽,更有利于气态As2O3固化。
Li等[35]也发现在CeO2-WO3系脱硝催化剂中存在强烈的砷中毒和钙中毒的相互抵消现象。通过实验结果发现As和Ca两种物质共同中毒时,催化剂活性依然较好,在350℃下,NOx转化率可以达到89%。在砷和钙共同毒化下,Ca与As的结合作用使得As与Ce以及Ca与WO3的反应均被减弱,一方面保护了CeO2形成的Lewis酸位点,使中毒后的催化剂仍具有良好的NH3吸附性能;另一方面CaWO4明显减少,减轻了Ca对催化剂活性物质的破坏,从而使得催化剂依然具有较高的催化活性。
然而在实际工业过程中,烟气中钙的固有含量并不高,不能起到减少烟气中砷氧化物含量的作用。因此,目前常采用在炉膛及烟道中添加石灰石、石灰、乙酸钙等钙基物质的方式来增加烟气中的钙含量,以达到降低砷氧化物含量及减弱砷对催化剂毒害的目的。
目前,我国已经把废弃催化剂归属为危险废弃物,失活催化剂的再生具有十分显著的经济和环保优势。对砷中毒脱硝催化剂再生处理可使催化剂能够重复利用,降低电厂脱硝系统的投资及运行成本,而且还可在一定程度上解决废弃催化剂处理的难题。现阶段,砷中毒催化剂的再生主要有溶液湿法清洗、热还原法、复合法等方式。
砷中毒脱硝催化剂湿法清洗技术目的是通过溶液清洗去除催化剂表面的砷氧化物,恢复催化剂活性。在湿法清洗中,清洗溶液的选择是催化剂再生的关键。常用的清洗溶液包括酸溶液、碱溶液及一些金属盐溶液。
酸性溶液对于砷中毒催化剂有良好的再生效果,其作用原理是将砷氧化物转变成水溶性砷酸或者砷酸盐。王平等[36]研究了酸溶液对砷中毒催化剂的再生作用,提出5%H2SO4溶液具有最佳的清洗效果。再生后的催化剂可以达到初始活性的94%。Peng等[37]则对比了H2SO4溶液和H2O2溶液对中毒催化剂再生的效果,通过实验获得4mol/L H2O2溶液能够有效地去除催化剂表面的砷氧化物。
碱性溶液同样可实现砷中毒催化剂再生。使用NaOH、KOH等碱液清洗可使砷氧化物生成易溶于水的砷酸钠或者砷酸钾,从而达到去除催化剂表面砷氧化物的效果。Li等[23]研究了碱性溶液对砷中毒催化剂的再生作用,通过对比H2O、NaOH、Ca(NO3)2对砷中毒脱硝催化剂的清洗效果,可以发现溶液碱性越强,对砷的去除效果越好,其中NaOH除砷率达77.9%,但同时约有17.3%的钒和22.7%的钨被溶解。Xue等[38]也发现利用NaOH溶液几乎可以完全清除催化剂表面的污染物,但也有接近70%的钒物质流失,且在碱洗过程后,不可避免地会有钠离子杂质留在催化剂上。
除了上述酸性、碱性溶液外,还有学者研究了其他金属盐溶液对砷中毒催化剂的再生作用。王俊杰等[39]在对砷中毒V2O5-WO3/TiO2催化剂再生的研究中发现,采用FeCl3清洗砷中毒催化剂可增加中毒催化剂的小孔数量,提高催化剂比表面积;活性测试结果显示,中毒催化剂经FeCl3清洗再生后活性可恢复至80.07%以上。此外,范美玲等[40]还比较了(NH4)2SO4和Na2CO3两种清洗液对于砷中毒催化剂砷元素的清洗效果,结果证实Na2CO3溶液的清洗效果更好,除砷率可以达到66.0%。
综上可知,尽管湿法清洗可实现砷中毒脱硝催化剂的再生利用,但是湿法清洗最大的问题在于催化剂再生过程中会产生酸/碱废液,并且还会导致催化剂活性组分流失。虽然中性溶液对活性组分的影响较小,但是再生效果略差。
热还原法是利用还原性气体在100~500℃的条件下还原失活催化剂,将固相的As2O5还原为气相的As2O3,以达到脱除催化剂表面砷物质的目的。在热还原技术中,还原性气体的选择和控制是催化剂再生的关键。
Li等[27]在研究了Ce-W-Ti体系催化剂砷中毒机理后,提出氢气高温还原是一个有效的砷中毒再生方法,以10%的H2/Ar混合气体,在600℃的温度环境下对催化剂进行再生还原,经过还原后的催化剂脱硝效率可恢复至80%以上。黄力等[41]对比了使用NaOH溶液清洗法和氢气高温还原法的再生效果,实验结果显示,氢气热还原法可以有效去除砷物质,砷去除率达到99.2%,同时与湿法清洗相比,氢气热还原可以有效避免活性组分流失。
除了使用氢气进行热还原再生外,还有学者研究了有机物对催化剂进行热还原的再生效果。Masashi等[42]在300~600℃下分别使用乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、甲醇、乙醇等有机物对催化剂进行热还原再生。实验结果显示,上述还原剂均可将催化剂表面的As2O5气化为As2O3,从而有效去除催化剂中的砷物质。其中,使用丙烯作为还原气,在500℃下砷脱除率可以达到90%以上。
热还原法与湿法清洗技术相比,最大的优点在于对催化剂活性组分的保护,不会带走大量的活性物质,可以有效地减少催化剂再生后对活性组分补充的流程。但是热还原法成本更高,且再生过程危险性较大,其经济性和安全性还有待提高,目前多以实验研究为主,尚未实现大规模的工业应用。
在实际的砷中毒催化剂再生过程中,单一的技术手段不足以达到良好的再生效果,而且往往会伴随活性组分流失等问题,因此在再生技术改进方面,一般可以将多种再生方法耦合使用。赵博等[43]在对砷中毒SCR脱硝催化剂进行再生处理的研究中发现,采用清灰、筛分、碱浸、酸洗、活性组分补充等多种方式相结合对砷中毒脱硝催化剂进行再生处理,可使催化剂比表面积恢复至新鲜催化剂的96%,脱硝性能在350℃下可达99%。陆强等[44]则提出一种碱洗与热梯度还原耦合的砷中毒催化剂复合再生方法,具体是先采用去离子水、弱碱溶液湿法清洗,然后使用不同还原气体在不同温度下进行两级梯度还原,即先利用H2或CO还原气进行热还原处理,再使用乙烯、丙烷、丙烯组成的还原气体进行二级还原。经过上述再生处理,砷中毒催化剂的脱硝效率恢复到与新鲜催化剂相当的水平,同时催化剂的砷脱除率达到99%以上,但因热还原法的安全经济性有待提高,局限性较大。在实际的工业应用中,目前多以物理清扫、湿法清洗配合活性组分添加的复合再生方式实现中毒催化剂再生。美国科杰公司提出了包括物理清扫、化学清洗、活性组分移植等工序的再生工艺路线,即首先采用物理清扫、化学清洗液对中毒催化剂进行清洗,随后,借助活性组分植入,进一步恢复中毒催化剂活性[45]。重庆远达环保有限公司采用类似的技术手段对中毒催化剂进行再生处理,再生后催化剂可满足实际工业应用需求[46]。
通过对现有SCR脱硝催化剂砷中毒机理、抗砷中毒改性优化以及砷中毒催化剂再生处理的研究进展进行分析,可总结如下。
(1)脱硝催化剂砷中毒主要可分为物理中毒失活和化学中毒失活:物理中毒失活是指As2O3在催化剂表面的沉积以及被氧化为As2O5后对催化剂孔道的堵塞、覆盖;化学中毒失活是指砷与催化剂表面酸位点作用,破坏原有Brönsted酸位点,削弱催化剂对氨气的吸附能力,并且改变催化剂活性基团存在形式,进而降低其氧化还原能力。
(2)提高催化剂的抗砷中毒性能主要采用调整催化剂孔隙结构、优化催化剂化学配方、烟气侧砷氧化物吸附固化等方式。其中,MoO3是主要的催化剂活性助剂,金属元素(如Bi、In、Sn以及Mg)是主要的抗砷助剂。此外,通过烟气侧添加含钙物质以吸附砷氧化物也可缓解催化剂砷中毒。
(3)中毒催化剂再生技术主要包括湿法清洗、热还原法、复合再生等。湿法清洗相对安全、经济、容易控制,但在其处理过程中会产生酸/碱废液,并造成催化剂活性物质流失。热还原法对催化剂的破坏较少,但其成本高且危险系数大。在目前的实际工业应用中,主要以物理清扫、湿法清洗配合补充活性组分的复合再生方式实现中毒催化剂再生。
综合现有研究进展和主要结论,对于未来抗砷中毒SCR催化剂及中毒催化剂再生技术的发展趋势,主要提出以下几点展望。
(1)实际烟气成分复杂,需进一步综合分析砷与其他物质共同作用下的催化剂中毒机理与失活机制。
(2)抗砷中毒催化剂的开发依旧是重点研究方向,可通过载体优化、组分调整、助剂选择等方式提高催化剂抗砷中毒能力。
(3)砷中毒催化剂再生工艺应重点开发更加安全、高效、对催化剂破坏较小的清洗及还原手段,降低催化剂再生成本,提高经济性。