催化燃烧技术处理VOCs之-催化燃烧催化剂基本原理

催化燃烧技术处理VOCs之-催化燃烧催化剂基本原理

 

催化剂

 

1、什么是催化剂

 

催化剂是一种加速化学反应速率，自身质量和化学性质在反应前后不变的物质，能******下降消除VOCs所需求的反应温度，通常是由载体、活性成分和助剂等组成。常用催化剂有：

 

（1）整体式催化剂：载体（堇青石陶瓷蜂窝）、活性组分（贵金属Pd、Pt和Rh，过渡金属氧化物）、助催化剂（稀土复合氧化物）。

 

（2）颗粒催化剂：一般以氧化铝小球为载体，颗粒尺度：3~5；4~6mm。（贵金属Pd、Pt和Rh，过渡金属氧化物）、助催化剂（稀土复合氧化物）。颗粒催化剂（空地率26%）整体催化作用不及蜂窝催化剂（空地率70%）

 

2、催化剂活性成分

 

类别

 

活性成分

 

催化***色

 

长处

 

缺陷

 

贵金属

 

Pt、Pd、Ru等

 

对芳烃催化功能高，对酯、酮、含氮VOCs、含氯VOCs低

 

低温催化燃烧***常用的催化剂，催化活性高，挑选性***，抗毒性***，热稳定性高

 

资源稀疏、价格昂贵

 

非贵金属

 

过渡金属铜、锰、铬等以及钙钛矿型复合氧化物等

 

对芳烃催化功能低，对酯、酮、含氮VOCs、含氯VOCs高

 

价格较低，耐高温热稳定性较***

 

催化活性较低，起燃温度要求较高

 

（1）贵金属催化剂一般规则：

 

贵金属催化剂(0.6g/L)的实验室功能(20000-1)，工业设备运用温度：320-350度；空速20000-1。

 

（2）非贵金属催化剂一般规则：

 

一般以CuO、MnOx、FeOx等为活性成分，有利于将含氮有机物中的N转化为N2

 

非贵金属催化剂的实验室功能(20000-1)，工业设备运用温度：300-350度；空速15000-20000-1。

 

（3）几点知道

 

1）贵金属含量是催化剂的***要本钱，决议了催化剂的本钱。

 

2）贵金属含量不是决议催化剂功能的仅有要素。

 

3）相同贵金属含量的催化剂其催化功能会有实质的不同。

 

4）相同贵金属含量催化剂的功能由催化剂的制备技术来决议。

 

5）依据处理目标，对催化剂配方要进行合理的调整

 

3、催化剂的载体及负载方法

 

催化剂的活性成分负载在较***比外表积的载体上。催化反应中，载体除了要负载涣散活性成分，还能添加催化剂的稳定性、挑选性和活性等，对催化作用和寿数也有很***的影响。

 

（1）催化剂的载体***要有两类，一类是球状或片状，另一是整体式多孔蜂窝状。

 

载体

 

长处

 

缺陷

 

金属载体

 

导热功能***、机械强度高

 

比外表积较小

 

颗粒状载体

 

比外表积***

 

压降***，载体间彼此冲突形成的活性组分磨耗丢失

 

蜂窝陶瓷载体

 

抱负的载体型式，有很高的比外表积，压力降较片状、粒状、柱状载体低，机械强度高，耐磨性、耐热冲击才能强

 

（2）催化剂活性成分可通过下列方法堆积在载体上：1）电堆积在环绕或限制的金属上；2）堆积在颗粒状陶瓷材料上；3）堆积在蜂窝结构的陶瓷材料上。

 

4、催化剂的制备

 

整体式催化剂：堇青石蜂窝，金属蜂窝载体

 

颗粒催化剂：***二载体Al2O3，活性组分Pt、Pd、Rh，助催化剂CeO2等

 

5、催化功能的归纳评价

 

（1）催化温度，耐热温度（实验室转化率到达99%所需求的低反应温度耐热温度；或催化燃烧的作业温度）；

 

（2）价格；

 

（3）运用寿数，2年左右；

 

（4）催化剂中毒。

 

6、催化剂的用量、填装、温度点

 

依照空速15000h-1核算，一立方米催化剂处理的有机废气量为15000m3，以此类推。常用催化剂标准：100*100*50；200目；催化剂填装高度：200-300mm。

 

催化剂填装的三种形式：

 

7、催化反应床及设备挑选

 

（1）催化反应床

 

1）确保进入催化床层的有机废气的气体散布和温度散布均匀。

 

2）催化床中催化剂的填装要严密、一起要考虑热胀冷缩，防止发生气体短路，导致净化功率的下降。

 

（2）设备选型的程序：

 

1）前期作业：风量、VOCs浓度、VOCs成分；

 

2）中期作业：催化剂对VOCs实验室小试；VOCs浓度过***和过小，应对计划（VOCs浓度的核算：涂猜中溶剂挥发量/风量）

 

3）后期作业：设计计划

 

关于催化剂

 

1、催化剂运用的常见问题及办法

 

（1）有机废气的浓度应在爆破极限的安全规模之内，8000mg/m3。

 

（2）催化剂在运用前，运用小风量催化剂床预热至300℃以上，方可进入有机废气。为确保催化剂长期运用，催化剂***运用温度控制在320-450℃。

 

（3）应防止通入含有树脂、高沸点聚合物、重金属，及含氟、磷、硫、砷、含氯有机物等使催化剂中毒的物质。

 

（4）有机废气中氧气含量应***于5%。

 

2、催化剂中毒

 

（1）因为反应温度过低导致的催化剂外表积炭——高温再生

 

（2）涂料挥发进程带着灰分在催化剂外表的堆积——酸洗再生

 

（3）P、F、Pb等中毒——生成F化物、P化物、含Pb合金

 

（4）催化剂高温失活——活性组分的聚会，催化剂外表贵金属离子变***；催化剂成分之间的固相反应，活性相消失；载体相变，比外表积缩短。

 

（5）削减催化剂活性的衰减：按操作规程精准地控制反应条件；对废气进行预处理，防止催化剂中毒；改善催化剂制备工艺，进步催化剂耐热性和抗毒才能。

 

催化燃烧技术是处理VOCs***要技术之一，其技术中心是催化剂和设备设计，依据处理目标，挑选适宜的催化剂，进步催化功率。贵金属催化剂的催化活性和挑选性***，但资源稀缺，价格昂贵。下降贵金属含量，进步催化剂的性价比，开发高功能的非贵金属催化剂是往后的研讨方向。因为实践进程中，VOCs品种及成分等的复杂性，关于催化燃烧技术，怎么防止催化剂活性下降是工业运用的关键。