氧化鋁懸浮爐煙氣脫硝中失活催化劑處理的研究

劉海濱

沈陽鑫博工業技術股份有限公司 遼寧沈陽 110006

脫硝催化劑會隨著使用時間的增加逐漸失去活性，因此煙氣脫硝中不可避免會產生大量的失效催化劑，目前國家環保部已將廢舊釩鈦系催化劑列入《國家危險廢物名錄》（2016 年版）中，其管理及再生處理對企業資源再利用及對國家環境治理都至關重要。目前工業上對失效催化劑處理主要分為催化劑再生處理及催化劑無害化處理兩部分。催化劑再生處理是失效催化劑處理的主要研究方向，因其節約原材料、降低成本及防止環境二次污染的特點成為業內普遍采用的處理方法。催化劑的無害化處理主要針對釩、鎢、鈦的分離和提純，廢舊催化劑焚燒處理技術可對廢舊催化劑進行有價金屬的回收，但焚燒爐煙氣中重金屬的存在是催化劑焚燒技術的難點也是目前催化劑無害化處理的關鍵。

1 催化劑再生處理

隨著脫硝裝置的使用，催化劑失活后及時更新催化劑雖能解決催化劑活性下降的問題，但此方法不僅浪費資源，增加投資，更不是產期延長催化劑使用壽命的絕佳方式，催化劑再生工藝則可以使催化劑反復循環使用，同時解決能源，減少投資，經濟而高效。

脫硝催化劑再生主要包括現場再生及工廠再生。催化劑現場再生是指利用再生設備直接在現場對失效催化劑進行機械或化學清洗，達到恢復催化劑反應活性的目的[1]。但失活的催化劑中含有貢、砷、釩等有毒的金屬元素，再生過程會產生現場無法直接處理的廢水及廢渣，對環境造成二次污染[2]，故推薦采用催化劑工廠再生處理的辦法。

催化劑工廠再生是指將失活催化劑拆除并運功送至專業的催化劑再生工廠進行完整的再生步驟恢復催化劑反應活性。同時專業的催化劑再生工廠建有符合國家標準的專業危險廢物儲存場地，同時建有污水處理系統，可實現再生過程的廢水達標排放[3]。

催化劑的工廠再生工藝主要包括下列幾個工序：

催化劑機械清洗工藝。催化劑經長期使用，催化活性區域表面積減少，催化劑的機械清洗主要是采用壓縮空氣對催化劑表面及孔道內的灰塵及顆粒物進行吹掃，然后用去離子水進一步沖刷和溶解附著在催化劑表面的可溶性物質及顆粒物，同時附著在催化劑表面及孔道內的有毒物質也可通過機械清洗有效的去除。

催化劑化學清洗工藝。清除催化劑表面的沉積物需要使用專用的化學配方，采用浸泡的方式，通過鼓泡清洗、超聲清洗的方式清除催化劑表面的沉積物，同時補充催化劑表面的活性成分，提高催化劑反應活性。一般平板式催化劑浸泡時間少于蜂窩式催化劑。在化學清洗后，要進行漂洗來調節催化劑PH 值。

催化劑烘干過程：清洗及浸泡活性成分后的催化劑需要進行烘干操作。主要是因為以下兩個方面：一方面，為防止催化劑產生裂縫而受損，催化劑孔隙中殘留的水分必須緩慢烘干，不可快速蒸發；另一方面，為保證催化劑的活性，催化劑表層需保持干燥，以防煙氣中的灰塵或飛灰很容易粘附到潮濕的催化劑表層。烘干溫度對催化劑活性指標非常關鍵，經試驗測試，烘干溫度在60-120℃的條件下對其進行干燥效果最好。

2 催化劑焚燒處理

催化劑可拆分成催化劑模塊及催化劑鋼體結構。使用焚燒爐對催化劑模塊進行焚燒處理，鋼體結構被送去熔融再循環使用[4]。

使用一種特制的抓取裝置可將催化劑模塊和鋼體結構進行分離，此抓取裝置將催化劑模塊震動到焚燒爐存放固體廢物的坑中[5]。為防止催化劑模塊的煙塵進入到焚燒爐中，焚燒爐內設置了煙氣潔凈裝置。

經過封閉分離系統處理后的脫硝催化劑經過一系列測試保證完全拆除鋼體結構后之后，催化劑模塊及塵物送入焚燒爐中在1200-1500℃條件下進行焚燒，直至爐渣中的重金屬氧化轉化為可熔的金屬氧化物，從而使爐渣得到最終處理。

圖1 催化劑焚燒處理流程Fig.1Process of catalyst incineration

焚燒爐后的煙氣進入到煙氣清潔裝置中回收煙氣中的粉塵及酸性物質后排放至大氣。

3 結語

通過對催化劑再生及焚燒處理，能實現對氧化鋁懸浮焙燒爐脫硝裝置中產生的失活催化劑的再利用及無害化處理，并且滿足國家環保的要求，同時為企業創造更好的經濟效益。