有机废气催化燃烧催化剂技术介绍

有机废气催化燃烧催化剂技术介绍

 

催化燃烧是凭借催化剂在低温下(200～400℃)下，完成对有机物的彻底氧化，因而，能耗少，操作简洁，安全，净化效率高，在有机废气***别是收回价值不***的有机废气净化方面，比方化工，喷漆、***缘材料、漆包线、涂料生产等行业运用较广，已有不少定型设备可供选用。

 

一、催化原理及设备组成

 

(1)催化剂界说  催化剂是一种能前进化学反应速率，操控反应方向，在反应前后本身的化学性质不发生改动的物质。

 

(2)催化作用机理  催化作用的机理是一个很杂乱的问题，这儿仅做简介。在一个化学反应进程中，催化剂的参与并不能改动原有的化学平衡，所改动的仅是化学反应的速度，而在反应前后，催化剂本身的性质并不发生改动。那么，催化剂是怎样加快了反应速度呢了已然反应前后催化剂不发生改动，那么催化剂究竟参与了反应没有?实践上，催化剂本身参与了反应，正是由于它的参与，使反应改动了原有的途径，使反应的活化能下降，然后加快了反应速度。例如反应A+B→C是经过中心活性结合物(AB)过渡而成的，即： A+B→[AB]→C  

 

其反应速度较慢。当参与催化剂K后，反应从一条很简单进行的途径完成： A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K 

 

 中心不再需求[AB]向C的过渡，然后加快了反应速度，而催化剂并未改动性质。

 

(3)催化燃烧的工艺组成  不同的排放场合和不同的废气，有不同的工艺流程。但不管采纳哪种工艺流程，都由如下工艺单元组成。

 

①废气预处理  为了防止催化剂床层的阻塞和催化剂中毒，废气在进入床层之前有必要进行预处理，以除掉废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。

 

②预热设备  预热设备包含废气预热设备和催化剂燃烧器预热设备。由于催化剂都有一个催化活性温度，对催化燃烧来说称催化剂起燃温度，有必要使废气和床层的温度到达起燃温度才能进行催化燃烧，因而，有必要设置预热设备。但关于排出的废气本身温度就较高的场合，如漆包线、***缘材料、烤漆等烘干排气，温度可达300℃以上，则不用设置预热设备。预热设备加热后的热气可选用换热器和床层内布管的办法。预热器的热源可选用烟道气或电加热，现在选用电加热较多。当催化反应开端后，可尽量以收回的反应热来预热废气。在反应热较***的场合，还应设置废热收回设备，以节约动力。预热废气的热源温度一般都超越催化剂的活性温度。为维护催化剂，加热设备应与催化燃烧设备坚持必定间隔，这样还能使废气温度散布均匀。从需求预热这一点动身，催化燃烧法***适用于接连排气的净化，若间歇排气，不只每次预热需求耗能，反应热也无法收回运用，会构成很***的动力浪费，在规划和挑选时应留意这一点。

 

③催化燃烧设备  一般选用固定床催化反应器。反应器的规划按标准进行，应便于操作，修理便利，便于装卸催化剂。在进行催化燃烧的工艺规划时，应依据具体情况，关于处理气量较***的场合，规划成分建式流程，即预热器、反应器***立装设，其间用管道衔接。关于处理气量小的场合，可选用催化燃烧炉，把预热与反应组合在一起，但要留意预热段与反应段间的间隔。在有机物废气的催化燃烧中，所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆破，安全问题非常重要。因而，一方面有必要操控有机物与空气的混合比，使之在爆破下限；另一方面，催化燃烧系统应设监测报警设备和有防爆办法。

 

二、催化燃烧用催化剂

 

由于有机物催化燃烧的催化剂分为贵金属(以铂、钯为主)和贱金属催化剂。贵金属为活性组分的催化剂分为全金属催化剂和以氧化铝为载体的催化剂。全金属催化剂是以镍或镍铬合金为载体，将载体做成带、片、丸、丝等形状，选用化学镀或电镀的办法，将铂、钯等贵金属堆积其上，然后做成便于装卸的催化剂构件。由氧化铝作载体的贵金属催化剂，一般是以陶瓷结构作为支架，在陶瓷结构上涂覆一层仅有0．13mm的α-氧化铝薄层，而活性组分铂、钯就以微晶状况堆积或涣散在多孔的氧化铝薄层中。但由于贵金属催化剂价格昂贵，资源少，多年来人们***别重视新式的、价格较为廉价的催化剂的开发研讨，我***是***际上稀土资源***多的***家，我***的科技工作者研讨开发了不少稀土催化剂，有些功能也较***。

 

 三、催化剂中毒与老化在催化剂运用进程中，由于系统中存在少数的杂质，可使催化剂的活性和挑选性减小或许消失，这种现象叫催化剂中毒。这些能使催化剂中毒的物质称之为催化剂毒物，这些毒物在反应进程中或强吸附在活性中心上，或与活性中心起化学作用而变为其他物质，使活性中心失活.毒物一般是反应原猜中带来的杂质，或许是催化剂本身的某些杂质，别的，反应产品或副产品本身也或许对催化剂毒化，一般所指的是硫化物如H2S、硫氧化碳、RSH等及含氧化合物如H2O、CO2、O2以及含磷、砷、卤素化合物、重金属化合物等。

 

毒物不单单是对催化剂来说的，而且还针对这个催化剂所催化的反应，也便是说，对某一催化剂，只要联系到它所催化的反应时，才能清楚什么物质是毒物。即便同一种催化剂，一种物质或许毒化某一反应而不影响另一反应。按毒物与催化剂外表作用的程度可分为暂时性中毒和***性中毒。暂时性中毒亦称可逆中毒，催化剂外表所吸附的毒物可用解吸的办法驱赶，使催化剂康复活性，可是这种可再生性一般也不能使催化剂康复到中毒前的水平。***性中毒称不行逆中毒，这时，毒物与催化剂活性中心生成了断合力很强的物质，不能用一般办法将它去除或根本无法去除。

 

催化剂的老化***要是由于热稳定性与机械稳定性决议的，例如低熔点活性组分的丢失或前进，会******下降催化剂的活性。催化剂的工作温度对催化剂的老化影响很***，温度挑选和操控欠***，会使催化剂半熔或烧结，然后导致催化剂外表积的下降而下降活性。别的，内部杂质向外表的搬迁，冷热应力替换所构成的机械性粉末被气流带走。所有这些，都会加快催化剂的老化，而其中******要的是温度的影响，工作温度越高，老化速度越快。因而，在催化剂的活性温度范围内挑选适宜的反应温度将有助于延伸催化剂的寿数。

 

可是，过低的反应温度也是不可取的，会下降反应速率。为了前进催化剂的热稳定性，常常挑选适宜的耐高温的载体来前进活性组分的涣散度，可防止其颗粒变***而烧结，例如以纯铜作催化剂时，在200℃即失掉活性，但假如选用共堆积法将Cu载于Cr2O3载体上，就能在较高的温度下坚持其活性。催化剂及催化燃烧技术　没有催化，就不会有现代技术的***际。　因而，催化在人们的技术前进中是不行短少的。催化作用具有加快作用和定向作用。在反应之后，其催化剂本身没有改动。

 

催化剂分为工业用催化剂和环保用催化剂。用催化剂，***要把有机废气转成二氧化碳和水。或许无害的其他气体。　

 

1.1.催化反应进程

 

1.1.1.反应物（有机废气）向催化剂外表分散。分散是一个物理进程，它具有使浓度均匀化的倾向。由于在催化剂外表上的反应物分子消失很快，因而反应物在这儿的浓度***，这样就构成一个向催化剂外表的分散流。

 

1.1.2.反应物（有机废气）在催化剂外表上吸附。

 

反应物在催化剂外表的吸附有物理吸赞同化学吸附。物理吸附对错挑选性的，各式各样的分子在固体外表上进行的物理吸附才干与沸点有关。经过加热或低压力，被吸附的分子就立即被脱附，可逆性***，吸附热小。化学吸附使被吸附分子与固体外表之间，构成一种与分子中心衔接各个原子相同的共价键或电价键。俗称化学键已翻开。******都吸附现象，至少在低温度下进行时是可逆的。在高温度下发生的吸附，不能复原为开始的化合物，是不行逆的。可是，跟着催化剂技术的前进，在相对低温下也会呈现不行逆吸附。化学吸附是有高度的挑选性，吸附的化学计量联系取决于金属吸附剂的性质，被吸附分子的性质。吸附是一个放热进程。

 

1.1.3.被吸附的反应物（有机废气与氧气）在外表上的相互作用。催化剂在被吸附的　　反应物中起着中心桥梁作用，经过本身原子电磁场的作用，金属自在价翻开又闭合，使反应物中的化学键重新组合摆放，构成新的化合物。　　

 

1.1.4.生成物由催化剂外表脱附。在环保催化作用的生成有必要是终究生成物即二氧化碳和水。假如氧化进程不彻底。就会生成碳氢化合物的衍生物。有机化合物在氧化进程中是由几个过程组成的接连反应。当氧气缺乏时，就会生成是中心生成物。因而，在环保行业中，有机废气的氧化反应***选用蜂窝状催化剂为***。如选用颗粒状催化剂，颗粒间的空隙较小，颗粒状催化剂外表氧气缺乏，氧化反应不能彻底进行，因而，生成碳氢化合物的衍生物。所以，有机废气的氧化有必要终究产品后才能脱附。

 

1.1.5.生成物脱离催化剂外表向催化剂周围的介质分散。

 

1.2.催化剂组成

 

本公司生产的HP-C型催化剂以r-A12O3蜂窝状为载体，外表涂覆贵金属。催化剂的备制工艺和办法，直接影响着催化剂的质量。曾经，已备制出***三代催化剂，***四代催化正在研发之中。催化剂的材料是多样化的。一般有稀土金属和贵金属。从形状来看有蜂窝状的、颗粒状、片状。蜂窝状的***为杂乱，制构本钱较高。但比外表***、活性***强，催化作用***。催化剂另一个要求载体外表贵金属、稀土金属、氧化金属的晶体颗粒越小越***。又有必要与载体的分子晶体结合能严密。其实，催化剂外表起作用的厚度为20nm～30nm。

 

1.3.准纳米催化剂和纳米催化剂　　在催化剂的催化作用机理上剖析。贵金属、稀土金属作催化剂，其涂在载体外表的催化剂的晶体颗粒直径越小，到达纳米级，就会呈现纳米作用。纳米效应的界说为某种催化剂外表金属颗粒直径到达纳米级并具有小尺度效应和量子效应的。可称为纳米催化剂。***二代催化剂金属颗粒的直径为5nm～20nm。启燃温度为250～320℃，空速为20000h-1；***三代催化剂又称准纳米催化剂，贵金属颗粒直径为2nm～10nm，启燃温度为120～250℃，空速为40000h-1；***四代催化剂又称纳米催化剂，贵金属颗粒直径为0.7nm～2nm，启燃温度为60～120℃，空速为>100000h-1。

 

催化燃烧技术便是有机废气预热到启燃温度在催化剂的作用下生成无毒的二氧化碳和水，而且开释很多的热量，整套净化设备的中心是催化剂。

 

催化剂一般是以铂，钯为活性金属的贵金属催化。相同也可运用钛、铈等稀土金属催化，在运用催化剂是依据运用温度，催化剂的耐毒性及热稳定性等归纳要素考虑。在各种形状中蜂窝状，空速为***，阻力为***小，有利于催化燃烧，在处理平等风量中，催化燃烧设备***为轻盈。占地面积及所占空间***小催化活性下降的***要原因催化剂热老化现象：催化燃烧温度一般是在300℃～400℃运转，当有废气在选型中浓度过高，或有机废气挥发的冲击波峰过长，使催化燃烧炉一直坚持在600℃以上运转，催化剂外表的贵金属颗粒的移动就比较频频，然后发生凝集现象。贵金属外表的自在能下降，所以催化活性就会下降，再者，r-A12O3蜂窝载体的比外表积也会下降。　　催化剂的中毒现象：遇到卤素元素，简单使贵金属变成氧化物而失掉活性。遇到Si、P、AS、Sn等掩盖贵金属活性外表，然后使催化活性下降。

 

催化剂的污染现象：***要在有机废气中存在焦油、氧化物掩盖贵金属使活性下降。　　以上几种现象都会影响催化燃烧正常运转。

 

催化活性下降处理对策在催化燃烧的选型要正确判别有机废气的成份及浓度，然后正确选用催化剂。经历告知自己判别并作出归纳处理办法。有机废气管理工作经历占有七成。催化剂活性下降，***要判别下降的原因，然后作出正确的相应办法。

 

1、热老化现象的处理：替换新品催化剂。

 

2、中毒现象的处理：化学清洗。

 

3、焦油，油雾的污染处理：热处理。

 

4、对***性中毒处理：要替换新的催化剂。

 

5、对催化剂活性有影响化合物，在净化系统规划应加前处理系统，或许正确选用。

 

催化剂正确运用催化剂寿数在2年以上，可达3～5年。

 

1.4.催化剂的挑选

 

现在,运用具有代表性的催化剂有铂、钯钯系列。两者的催化温度是不同的，铂比钯的催化温度低，活性高于钯。铂***的有机溶剂的催化温度为200℃,象甲醇、甲醛等就可彻底氧化。一般催化温度在300℃才能彻底氧化的有机溶剂有甲酚、醋酸等。所以催化温度的挑选，***要取决于有机溶剂的成份，这样才能正确确保净化率和活性的持久性。在催化剂中铂比钯贵，因而，实践选用钯作催化剂比较多。恰当前进催化温度。

 

实践证明，催化温度确保在300℃以上时，***部分有机溶剂就可以彻底氧化。单个有机溶剂有必要在350℃以上才能氧化。因而，在挑选催化温度前，有必要了解有机废气中有机成份，不能混为一谈。假如随意挑选温度，那很简单构成不彻底氧化，使有机溶剂的微粒子吸附催化剂载体的外表，一朝一夕，催化剂的活性就下降。直接影响净化率的转化。这种现象便是我们所常常碰到的催化燃烧开端时净化率高，而过了一段时刻后作用不明显。其实，真实能把握催化燃烧技术的工作者和企业，彻底可以防止这种现象。

 

催化剂另一个重要目标便是空速。空速便是在单位时刻内所处理***的处理量。从形状上看，蜂窝状比丸状的空速来得***。空速挑选不正确立刻影响净化率。因而，挑选蜂窝状才比较理想。

 

催化剂除了贵金属外，还有稀土金属催化剂。稀土金属系列现在我***还不行老练。选用单位比较少。可是它的价格远低于贵金属，远景宽广。我***又是稀土金属矿源非常丰厚的***家。稀土金属的催化作用能有用前进，这标志着催化燃烧技术性的腾跃。

 

催化剂的载体现在***都选用氧化铝陶瓷。一般可分为丸状、带状和蜂窝状。在实践运用中应该选用蜂窝状，这是由于蜂窝状的比外表积***、空速***、用量少（仅为丸状的1/2），压力丢失少，而反应器的断面积仅是丸状的1/4。