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    催化燃燒設備催化劑的詳細介紹
    返回列表 來源: 發布日期: 2021.03.24

    1.催化劑的主要性能指標 :

    在空速較高,溫度較低的條件下,有機廢氣的燃燒反應轉化率接近100%,表明該催化劑的活性較高。催化劑的活性分誘導活化、穩定、衰老失活3個階段,有一定的使用限期,工業上實用催化劑的壽命一般在2年以上.使用期的長短與最佳活性結構的穩定性有關,而穩定性取決于耐熱、抗毒的能力。對催化燃燒所用催化劑則要求具有較高的耐熱和抗毒的性能。

    催化劑的詳細介紹

    有機廢氣的催化燃燒一般不會在很嚴格的操作條件下進行,這是由于廢氣的濃度、 流量、成分等往往不穩定,因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應性。

    催化燃燒工藝的操作空速較大,氣流對催化劑的沖擊力較強,同時由于床層溫度會升降,造成熱脹冷縮,易使催化劑載體破裂,因而催化劑要具有較大的機械強度和良好的抗熱脹冷縮性能。

    2.催化劑種類

    目前催化劑的種類已相當多,按活性成分大體可分3類。

    2.1貴金屬催化劑

    鉑、鈀、釕等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用壽命長,適用范圍廣,易于回收,因而是最常用的廢氣燃燒催化劑。

    如我國最早采用的 Pt-Al2O3 催化劑就屬于此類催化劑。但由于其資源稀少,價格昂貴,耐中毒性差,人們一直努力尋找替代品或盡量減少其用量。

    2.2過渡金屬氫化物催化劑

    作為取代貴金屬催化劑,采用氧化性較強的過渡金屬氧化物,對甲烷等烴類 和一氧化碳亦具有較高的活性,同時降低了催化劑的成本,常見的有 MnOx、CoOx 和 CuOx 等催化劑。大連理工大學研制的含MnO2 催化劑,在 130℃及空速13000h-1的條件下能消除甲醇蒸氣,對乙醛、丙酮、苯蒸氣的清除也很有效果。

    3.復氧化物催化劑

    一般認為,復氧化物之間由于存在結構或電子調變等相互作用,活性比相應的單一氧化物要高。主要有以下兩大類:

    1)鈣鈦礦型復氧化物

    稀土與過渡金屬氧化物在一定條件下可以形成具有天然鈣鈦礦型的復合氧化物,通式為 ABO3,其活性明顯優于相應的單一氧化物。 結構中一般A為四面體型結構,B為八面體形結構,這樣A和B形成交替立體結構,易于取代而產生品格缺陷,即催化活性中心位,表面晶格氧提供高活性的氧化中心,從而實現 深度氧化反應。常見的有幾類如: BaCuO2、LaMnO3 等。

    2)尖晶石型復氧化物

    作為復氧化物重要的一種結構類型, AB2X4 表示.尖晶石亦具有優良的深度氧化催化活性,如對 CO 的催化燃燒起燃點落在低溫區(約80℃),對烴類亦在低溫區可實現完全氧化 .其中研究最為活躍的 CuMn2O4 尖晶石,對芳烴的活性尤為出色,如使甲苯完全燃燒只需260℃,實現低溫催化燃燒,具有特別實際意義。

    3.3 催化劑負載方式

    催化劑活性組分可通過下列方式沉積在載體上:

    (1) 電沉積在纏繞或壓制的金屬載體上;

    (2) 沉積在顆粒狀陶瓷材料上;

    (3) 沉積在蜂窩結構的陶瓷材料上。

    金屬載體催化劑一般是將金屬制成絲網或帶狀,然后將活性組分沉積在其上。金屬載體催化劑的優點是導熱性能好、機械強度高,缺點是比表面積較小。陶瓷載體結構有顆粒狀及蜂窩狀兩大類,陶瓷材料通常為硅-鋁氧化物。顆粒狀載體的優點是比表面積大,缺點是壓降大以及因載體間相互摩擦,造成活性組分磨耗損失。 蜂窩載體是比較理想的載體型式,具有很高的比表面,壓力降較片粒柱狀低,機械強度大,耐磨、耐熱沖擊。

    4.催化劑失活與防治

    4.1催化劑失活

    催化劑在使用過程中隨著時間的延長, 活性會逐漸下降, 直至失活。 催化劑失活主要有以下 3 種類型:

    1)催化劑完全失活。使催化劑失活的物質包括快速和慢速作用毒物兩大類??焖僮饔枚疚镏饕辛?、砷等,慢速作用毒物有鉛、鋅等。通常情況下, 催化劑失活是由于毒物與活性組分化合或熔成合金。

    對于快速作用毒物來說,即使只有微量,也能使催化劑迅速失活。在

    500℃以下時,慢性作用毒物使活性物質合金化的速度要慢得多。

    (2)抑制催化反應。鹵素和硫的化合物易與活性中心結合,但這種結合是比較松弛、可逆的、暫時性的。當廢氣中的這類物質被去除后,催化劑活性可以恢復。

    (3)沉積覆蓋活性中心。不飽和化合物的存在導致碳沉積, 此外陶瓷粉塵、鐵氧化合物及其他顆粒性物堵塞活性中心,從而影響催化劑的吸附與解吸能力,致使催化劑活性下降。

    4.2催化劑失活的防治

    針對催化劑活性的衰減, 可以采取下列相應的措施: 按操作規程, 正確控制反應條件;當催化劑表面結碳時,通過吹入新鮮空氣,提高燃燒溫度,燒去表面結碳;將廢氣進行預處理,以除去毒物,防止催化劑中毒;改進催化劑的制備工藝,提高催化劑的耐熱性和抗毒能力。

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