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3.催化剂载体以及负载方式
3.1载体
VOCs净化催化剂的载体主要有两类:一类是球状或片状;---是整体式多孔蜂窝状。金属载体催化剂的优点是导热性能好、机械强度高,缺点是比表面积较小。颗粒状载体的优点是比表面积大,缺点是压降大以及因载体间相互摩擦,造成活性组分磨耗损失。蜂窝陶瓷载体是比较理想的载体型式,它具有很高的比表面,压力降较片粒柱状低,机械强度大,耐磨、耐热冲击。
3.2负载方式
催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上:(1)电沉积在缠绕或压制的金属载体上;(2)沉积在颗粒状陶瓷材料上;(3)沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。
4.催化剂失活
4.1失活
催化剂在使用过程中随着时间的延长,活性会逐渐下降,直至失活。催化剂失活主要有3种类型:(1)催化剂完全失活。使催化剂失活的毒物包括快速和慢速作用毒物两大类。快速作用毒物主要有P、As等,慢速作用毒物有Pb、zn等。通常情况下,催化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。对于快速作用毒物来说,即使只有微量,也能使催化剂迅速失活;(2)抑制催化反应。卤素和硫的化合物易与活性中心结合,但这种结合是比较松弛、可逆且暂时性的。当废气中的这类物质被去除后,催化剂活性可以恢复;(3)沉积覆盖活性中心。不饱和化合物的存在导致碳沉积,此外陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒物堵塞活性中心,从而影响催化剂的吸附与解吸能力,导致催化剂活性下降一j。
4.2预防措施
预防催化剂活性衰减,可以采取下列相应的措施:(1)按照操作规程,正确控制反应条件;(2)当催化剂表面结炭时,通过吹人新鲜空气,提高燃烧温度,烧去表面结炭;(3)将废气进行预处理,以除去毒物,防止催化剂中毒;(4)改进催化剂的制备工艺,提高催化剂的耐热性和抗毒能力。
5.催化燃烧工艺流程
根据废气预热方式及富集方式,催化燃烧工艺流程可分为3种。(1)预热式。预热式是催化燃烧的最基本流程形式。有机废气温度在100℃以下,浓度也较低,热量不能自给,因此在进入反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。(2)自身热平衡式。当有机废气排出时温度高于起燃温度(在300℃左右)且有机物含量较高,热交换器回收部分净化气体所产生的热量,在正常操作下能够维持热平衡,无需补充热量,通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。(3)吸附一催化燃烧。当有机废气的流量大、浓度低、温度低,采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,然后通过热空气吹扫,使有机废气脱附成为高浓度有机废气(可浓缩lO倍以上),再进行催化燃烧。此时,不需要补充热源,就可维持正常运行引。对于有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于:(1)燃烧过程的放热量,即废气中可燃物的种类和浓度;(2)起燃温度,即有机组分的性质及催化剂活性;(3)热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时,可实现自身热平衡运转,无需外界补充热源,这是最经济的。化燃烧的应用
5.1溶剂类污染物的净化处理
主要污染物是三苯(苯、甲苯和二甲苯)、酮类、醇类及其它一些含氧衍生物等。詹建锋纠采用吸附—催化燃烧法治理彩印厂三苯废气,治理前废气浓度为1320mg˙m一,治理后浓度小于50mg˙m一,达到福建省地方标准DB35/156-93。刘忠生等4J对主要含烃类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进行处理,采用蜂窝状Pt、Pd和Ce多组分TC79-2H催化剂,对进口总烃体积分数1000~6000pL˙L。1进行催化燃烧,可以使总烃去除率达97%以上,净化排气总烃体积分数小于100IxL˙L~,无恶臭气味。
5.2含N有机污染物的净化
含N有机污染物(如RNH2、RCONH:等),大都具有毒性和臭味,必须进行处理。火箭推进剂(CH。):NNH:是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物,也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂(CH,):NNH:(含量1%,压力0.25MPa,气量500m3˙h。),当催化燃烧温度高于300℃,(CH,):NNH:废气去除率达99%以上,获得很好的处理效果。
5.3对含硫有机污染物的净化
制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出来CH。SH、CH,CH2SH和Cs:等有机硫污染物,对这类污染物的催化氧化,其中的s原子一般氧化成SO:或SO,,在催化剂表面上易产生强吸附,造成催化剂中毒失活。新开发的RS一1型催化剂能使反应过程生成的SO:和sO,几乎100%地释放出来,使连续运行时的活性保持稳定。
6.结论
催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催化反应和自动检测控制等领域,在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为:(1)提高催化剂性能。研制具有抗毒能力、大空速、比表面积)大及低起燃点的非贵金属催化剂,以降低造价和使用费用;(2)催化燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展。
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