催化剂梯级负载方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种催化剂梯级负载方法。

背景技术

SCR催化剂再生是催化剂寿命管理方案中一个经济有效的技术方案。催化剂中活性组分的引入能有效增强催化剂的脱硝性能，活性成分的负载对恢复催化剂脱硝性能和控制SO2/SO3转化率至关重要。

深度再生工艺中，占据主要成本的部分是活性组分的负载，催化剂中活性组分的引入能有效增强催化剂的脱硝性能，但同时会导致副反应氧化率的升高，所以对活性组分的浓度控制至关重要。

催化剂再生过程中会对活性组分有所损耗，再生过程的最后一步需要对活性组分进行补充恢复。补充活性组分的常规方法为浸渍法，但是常规方法对药剂损耗较多，且对浓度控制不够精细，难以实现同批催化剂的活性组分梯级负载，不仅增加了成本，活性组分还难达到最优的使用效果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种催化剂梯级负载方法。

本发明实施例的催化剂梯级负载方法包括：

提供一喷涂装置，所述喷涂装置具有进液管、进气管、进液口、进气口和喷出口，使用所述进液管向所述进液口内通入活性组分溶液，使用所述进气管向所述进气口内通入压缩气体；

提供一控制装置，使用所述控制装置调节所述进气管的压力、所述进液管的流量和所述活性组分溶液的浓度；

将所述喷涂装置的一端放入催化剂的孔道内，所述压缩气体和所述活性组分溶液在所述喷涂装置内部混合形成活性组分气液混合物，使用所述喷涂装置向所述孔道内壁喷涂所述活性组分气液混合物，并通过所述控制装置控制所述喷涂装置按照预设方向和预设速度沿孔道的内壁移动；

当所述喷涂装置移动至预设位置后，停止喷涂。

本发明实施例的催化剂梯级负载方法通过喷涂的方式对催化剂的活性组分进行补充，相较于传统的浸渍法，喷涂的方式对药剂的损耗很少，大大降低了催化剂再生工艺的成本，并且喷涂装置可以很实现对药剂浓度的控制，实现了催化剂活性组分的梯级负载。

在一些实施例中，在所述喷涂装置向所述孔道内壁喷涂活性组分气液混合物的过程中，所述控制装置可根据所述催化剂的活性组分损耗情况对所述进气管的压力、所述进液管的流量、所述活性组分溶液的浓度进行调节。

在一些实施例中，所述喷涂装置包括多个喷枪，所述喷枪包括喷嘴和喷枪管，所述喷嘴包括嘴体，所述嘴体具有所述进液口、所述进气口和所述喷出口，所述喷枪管的第一端与所述嘴体相连，所述喷枪管内设有所述进液管和所述进气管，所述进液管与所述进液口连通，所述进气管与所述进气口连通。

在一些实施例中，所述进液口的横截面积大于所述进气口的横截面积，所述嘴体内具有混合腔，所述进液口通过进液通道与所述混合腔连通，所述进气口通过进气通道与所述混合腔连通，所述喷出口与所述混合腔连通，用于喷出所述混合腔内的气液混合物。

在一些实施例中，其特征在于，所述进液口为一个，所述进气口为多个，所述进液口的轴线和所述嘴体的轴线共线，多个所述进气口沿所述进液口的周向间隔布置。

在一些实施例中，所述混合腔包括在所述进液口向所述喷出口的方向上依次设置的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室连通，所述进液通道延伸至所述第二腔室内，在所述进液口向所述喷出口的方向上，所述第一腔室的横截面积保持恒定，所述第二腔室的横截面积逐渐减小。

在一些实施例中，所述喷出口为伞状，所述喷出口的横截面积所述进液口向所述喷出口的方向上逐渐增加。

在一些实施例中，还包括多个连接柱，所述连接柱的一端与所述嘴体相连，所述连接柱的另一端与所述喷出口相连，多个所述连接柱沿所述喷出口的周向间隔布置。

在一些实施例中，所述嘴体包括在所述进液口向所述喷出口的方向上依次设置的第一段和第二段，所述第一段的横截面积小于所述第二段的横截面积。

在一些实施例中，所述喷枪还包括安装座、第一阀门和第二阀门，所述安装座设在所述喷枪管的第二端，所述第一阀门和所述第二阀门均安装在所述安装座上，所述第一阀门用于控制所述进液管的通断，所述第二阀门用于控制所述进气管的通断。

附图说明

图1是本发明实施例的喷涂装置的示意图

图2是本发明实施例的喷嘴的示意图。

图3是本发明实施例的喷嘴的剖视图。

图4是本发明实施例的喷枪的示意图。

附图标记：

喷嘴1，嘴体11，第一段111，第二段112，进液口12，进气口13，喷出口14，混合腔15，第一腔室151，第二腔室152，进液通道16，进气通道17，连接柱18，

喷枪2，喷枪管21，进液管22，进气管23，安装座24，

喷涂装置30，底座31，控制装置32，吊装装置33。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图描述本发明实施例的催化剂梯级负载方法。

如图1所示，本发明实施例的催化剂梯级负载方法包括以下步骤：

提供一喷涂装置30，喷涂装置30具有进液管22、进气管23、进液口12、进气口13和喷出口14，使用进液管22向进液口12内通入活性组分溶液，使用进气管23向进气口13内通入压缩气体，所述活性组分溶液是按照一定配比的活性组分和水组成的溶液；

提供一控制装置32，所述控制装置32可以为计算机和PLC控制器，通过计算机给PLC控制器发出控制指令，使用控制装置32调节进气管23的压力、进液管22的流量和活性组分溶液的浓度；

将喷涂装置30的一端放入催化剂的孔道内，利用喷涂装置30的喷出口14向孔道内壁喷涂活性组分气液混合物，并通过控制装置32控制喷涂装置30按照预设方向和预设速度沿孔道的内壁移动；

当喷涂装置30移动至预设位置后，完成单个催化剂孔道的喷涂，停止喷涂并将喷涂装置30从孔道内移出。

需要说明的是，单根催化剂一般具有多个孔道，例如20*20孔、18*18孔等，为提高喷涂效率，本发明实施例所使用的的喷涂装置30是由多根喷枪2

按照一定的排布方式进行排列组成的，喷涂装置30可以同时对单根催化剂的所有孔道进行梯级负载，提高喷涂效。

具体地，所述喷涂装置30的制备方法为：根据催化剂的型号确定孔道的数量，设计具有对应数量接口的底座31，再将多根装有喷嘴1的喷枪2固定在底座31的接口上，再在底座31上假装固定板，完成喷涂装置30的制备。

在对催化剂进行喷涂时，使用吊装装置33吊装喷涂装置30的固定板，使喷嘴1朝向下方，将喷嘴1移动至催化剂的孔道内，通过控制器对吊装装置33进行控制，从而调整喷涂装置30移动的方向和速度。

本发明实施例的催化剂梯级负载方法通过喷涂的方式对催化剂的活性组分进行补充，相较于传统的浸渍法，喷涂的方式对药剂的损耗很少，大大降低了催化剂再生工艺的成本，并且喷涂装置可以实现对药剂浓度的控制，实现了催化剂活性组分的梯级负载。

在一些实施例中，在喷嘴1向孔道内壁喷涂活性组分气液混合物的过程中，控制装置32可根据催化剂的活性组分损耗情况对进气管23的压力、进液管22的流量、活性组分和水的配比进行调节。

例如，催化剂迎风端处所需的活性组分最多，在催化剂迎风端向催化剂的另一端方向上，活性组分的需求量逐渐减少，可以根据不同的催化剂，将孔道分为若干段，不同段内所使用的活性组的含量不同，通过控制装置32对其进行调节控制。

如图2-图4所示，在一些实施例中，喷涂装置30包括多个喷枪2，喷枪2包括喷嘴1和喷枪管21，喷嘴1包括嘴体11，嘴体11具有进液口12、进气口13和喷出口14，进液口12用于向嘴体11送入具有活性组分的溶液，进气口13用于向喷嘴1内送入压缩气体，进液口12的横截面积大于进气口13的横截面积，。

喷枪管21的第一端套设在嘴体11的第一段111外侧，以将喷嘴1安装在喷枪管21上，喷枪管21内设有进液管22和进气管23，进液管22与进液口12连通，进气管23与进气口13连通，活性组分溶液通过喷枪管21内的进液管22进入嘴体11，压缩气体通过喷枪管21内的进气管23进入嘴体11。

嘴体11内具有混合腔15，进液口12通过进液通道16与混合腔15连通，进气口13通过进气通道17与混合腔15连通，具有活性组分的溶液和压缩气体在嘴体11的混合腔15内进行混合，形成气液混合物，混合腔15与喷出口14连通，混合腔15内的压缩气体和活性组分溶液在压力的作用下形成雾状的气液混合物，并经过喷出口14向外喷出，喷涂在催化剂上，从而实现催化剂活性组分的负载。

本发明实施例的喷嘴1通过喷涂的方式对催化剂的活性组分进行补充，相较于传统的浸渍法，喷涂的方式对药剂的损耗很少，大大降低了催化剂再生工艺的成本，并且喷嘴1可以很容易实现对药剂浓度的控制，有利于实现催化剂活性组分的梯级负载，针对催化剂不同的位置喷涂不同浓度的活性组分溶液，药剂使用更加科学和精细，可以进一步降低药剂的损耗，提高利用率。

需要说明的是，催化剂中活性组分的引入能有效增强催化剂的脱硝性能，但同时会导致副反应氧化率的升高，梯级负载定量控制能够实现性能最优化。

催化剂的普遍长度在80cm至120cm左右，催化剂表面活性位点吸附氨气，烟气中氮氧化物流通催化剂通道后与氨气发生作用。氮氧化物进入微孔孔道的扩散速度制约整个反应的发生速度。烟气混合初期在催化剂迎风端为湍流，气体混合强度大，扩散快，氨氮比高，副反应小，氨气浓度较高，反应活性较高，中部及尾端为层流。扩散慢，强度小，流动稳定，流动方向的垂直方向几乎没有扩散，氨氮比低，副反应强，所以需要降低钒浓度。迎风端处进行喷氨扩散中段及后段氨气浓度低。换言之，催化剂迎风端处所需的活性组分最多，在催化剂迎风端向催化剂的另一端方向上，活性组分的需求量逐渐减少，因此，为降低成本，提高活性组分的利用率，实现活性组分的梯级负载十分重要。

在一些实施例中，进液口12为一个，进气口13为多个，进液口12大体位于嘴体11的中心处，进液口12的的轴线和嘴体11的轴线共线，多个进气口13沿进液口12的周向间隔布置，进液口12的横截面积大于单个进气口13的横截面积。多个进气口13可同时向混合腔15内通入压缩气体，使得活性组分溶液与压缩气口可混合更加充分，喷出口14喷出的气液混合物更加均匀。

在一些实施例中，混合腔15包括在进液口12向喷出口14的方向上依次设置的第一腔室151和第二腔室152，第一腔室151与第二腔室152连通，进气通道17的出口位于第一腔室151内，进液通道16延伸至第二腔室152内。

进一步地，在进液口12向喷出口14的方向上，第一腔室151的横截面积保持恒定，第一腔室151的形状呈圆柱状，第二腔室152的横截面积逐渐减小，第二腔室152的形状呈倒圆台状。

如此设置，活性组分溶液可通过进液通道16直接进入到第二腔室152内，并且由于第二腔室152大体为倒圆台状，活性组分溶液可向四周流动扩散，压缩气体通过进气通道17进入到第一腔室151内，多个进气通道17位于进液通道16的周侧，压缩气体可以与活性组分溶液充分接触，进一步使活性组分溶液与压缩气体的混合更加充分。

在一些实施例中，喷出口14为伞状，喷出口14的横截面积进液口12向喷出口14的方向上逐渐增加，如此设置，喷出口14喷出的气液混合物同样呈伞状向四周扩散，可以均匀地喷涂在催化剂的孔道内，有利于提高喷涂效率。

在一些实施例中，喷嘴1还包括多个用于固定喷出口14的连接柱18，连接柱18的一端与嘴体11相连，连接柱18的另一端与喷出口14相连，多个连接柱18沿喷出口14的周向间隔布置。

嘴体11包括在进液口12向喷出口14的方向上依次设置的第一段111和第二段112，第一段111与第二段112相连，且第一段111的横截面积小于第二段112的横截面积，第一段111用于将喷嘴1与喷枪管21相连，从而将喷嘴1固定在喷枪2上使用。

喷枪管21采用耐酸碱的钢材支撑，管身直径5-6mm，管长1000mm左右。

在一些实施例中，所述喷枪2还包括安装座24、第一阀门(未示出)和第二阀门(未示出)，安装座24设在喷枪管21的第二端，第一阀门和第二阀门均安装在安装座24上，第一阀门用于控制进液管22的通断，第二阀门用于控制进气管23的通断。

优选地，第一阀门和第二阀门均为电磁阀，可通过控制器对电磁阀进行控制，从而调节进气管23的压力和进液管22的流量，使其达到最佳的配比效果。

下面对催化剂梯级负载方法的具体应用进行举例说明。

实施例1：

催化剂样品1需整根均匀补充活性组分，活性组分浓度2％。催化剂为20*20孔，长度100cm。

催化剂样品1所采用的的喷涂方法为：

将20*20个单根喷枪2组合拼接制成喷涂装置30，使用吊装装置33将喷涂装置30吊起；

控制装置32控制催化剂喷涂装置30启动；

控制装置32设定气体管路压力为0.2Mpa，清水管路流量设定0.98L/min，活性组分原液浓度设定0.02L/min；

将喷枪2插进催化剂孔道内，控制装置32控制释放速度0.01m/s，释放距离为90cm，喷嘴1从催化剂迎风端外端，沿孔道内壁自上及下缓慢喷涂；

当释放距离达到设定90cm后，停止喷涂，喷涂装置30向上抬起；

重复以上过程，对下一根催化剂进行喷涂，直至所有催化剂完成喷涂。

实施例2：

催化剂样品2需分层补充活性组分，迎风端前30cm活性组分浓度3％，中间端30cm活性组分浓度2.5％，背风端后30cm活性组分浓度2％。催化剂为18*18孔，长度90cm。

将18*18个单根喷枪2组合拼接制成喷涂装置30，使用吊装装置33将喷涂装置30吊起；

控制装置32控制催化剂喷涂装置30启动；

控制装置32设定活性组分浓度控制分段模式：

迎风端：气体管路压力为0.2Mpa，清水管路流量设定0.97L/min，活性组分原液浓度设定0.03L/min，释放距离30cm。

中间端：气体管路压力为0.2Mpa，清水管路流量设定0.975L/min，活性组分原液浓度设定0.025L/min，释放距离30cm。

背风端：气体管路压力为0.2Mpa，清水管路流量设定0.98L/min，活性组分原液浓度设定0.02L/min，释放距离30cm

将喷枪2插进催化剂孔道内，控制装置32控制释放速度0.01m/s，自上及下缓慢喷涂，浓度为设定值3％。

当释放距离达到30cm后，药剂自动改变配比，浓度变更为2.5％。

当释放距离达到60cm后，药剂自动改变配比，浓度变更为2％。

当释放距离达到90cm后，停止喷涂，喷涂装置30向上抬起；

重复以上过程，对下一根催化剂进行喷涂，直至所有催化剂完成喷涂。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。