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有機廢氣處理催化燃燒的基本知識

來源:ag8亚游集团環境工程     日期:2018-10-10     點擊次數:

有機廢氣的催化燃燒方法加工行業出現在1940年代末的技術。自1949年研製出世界上催化燃燒裝置以來,該技術已廣泛應用於油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品工業和鑄造工業,以及汽車尾氣淨化。化。1973年,采用催化燃燒法處理我國漆包線烘幹爐的有機廢氣。隨後,催化燃燒法在絕緣材料、印刷工業等領域得到了廣泛的應用。
催化燃燒過程的燃燒過程是在催化燃燒裝置進行(見圖表)。有機廢氣通過熱交換器預熱至200~400℃,然後進入燃燒室。當它通過催化劑床時,混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表麵上並活化。由於表麵吸附降低了反應的活化能,碳氫化合物和氧分子在較低溫度下被迅速氧化,產生二氧化碳和水。催化劑燃燒反應的關鍵是選擇合適的催化劑。催化劑的需求:高活動,尤其是低溫活性好,所以開始的時候溫度盡可能低。燃燒是一種放熱反應,釋放大量的熱量可使催化劑表麵達到500~1000攝氏度,而且催化劑易熔化,活性降低,因此要求催化劑能夠承受高溫。
用於催化燃燒的催化劑可分為1:1貴金屬:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑具有較高的活性和氧化容易回收,等等,雖然有稀缺資源,昂貴的和糟糕的抗毒性缺點,但仍然是世界上主要的催化劑。非貴金屬:過渡元素氧化物和稀土元素氧化物。單組分氧化物,如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NIO).單組分氧化物的耐熱性差,活性低,限製了其應用。後切換到兩個或兩個以上的金屬氧化物的混合物,如二氧化錳-氧化銅(3:2)化合物,三氧化二鐵-鉻酸複雜,銅氧化物、三氧化鉻複雜,尖晶石複雜鈷、錳、銅、錳、鎳、鋅鉻酸鹽等。雖然複合氧化物可以改善某些催化性能,但氧化活性仍低於貴金屬。此外,還存在釷、鎳、鉬、硫化鈷等金屬硫化物。一般隻適用於這類催化劑催化燃燒的碳氫化合物,硫、使用溫度限製在300 ~ 400℃,高溫,容易分解。
催化劑的活性物質通常塗覆在載體上,因此催化劑的形狀根據載體而變化。載體包括γ-Al_2O_3球、圓柱體和各種形狀的多孔陶瓷蜂窩、表麵有活性氧化鋁膜的多孔陶瓷蜂窩、塊狀球和耐熱合金絲製成的金屬波紋板等。該載體可以減少催化劑的用量,起到輔助作用。它應該有一個大的比表麵積,耐高溫、機械強度和小流體阻力特性。
不同的烴類通過催化劑有不同的反應。難度按以下順序排列:側鏈>直鏈,炔>烯烴>烷烴CN>…。C3>C2>C1;脂肪族>芳香族。
同樣的碳氫化合物通過不同催化劑在反應的難度也不同。難度通常按以下順序排列:
甲烷:Pd>Pt>Co3O4>PDO>Cr2O3>Mn2O3>CuO>CeO 2>Fe2O3>V2O5>NiO>MoO 3>TiO 2
乙烯:Pd>Pt>Co3O4>Cr2O3>Ag2O>Mn2O3>CuO>NiO>V2O5>CdO>Fe2O3>MoO 3>WO>TiO>ZnO
丙烷:PT>Pd>Ag2O>Co3O4>CuO>MnO 2>Cr2O3>CdO>V2O5>Fe2O3>NiO>CeO 2>Al2O3>ThO 2
異戊二烯:Pd> Pt> MnO2> CO3O4> Cr2O3> CeO2> NiO> Fe2O3
應按照上述順序選擇合適的催化劑來處理不同的工業有機廢氣。
催化燃燒法的優點(1)可以減少初始燃燒溫度的有機廢氣。例如,甲醇和甲醛在氧化鋁負載的Pt催化劑(Pt/Al2O3)的作用下在室溫下開始燃燒,直接燃燒法的起始燃燒點通常為300-600℃。2燃燒不受碳氫化合物濃度的限製。設備簡單,投資少,效果快。
催化燃燒方法的主要問題是催化劑中毒,不耐高溫。催化劑易中毒的物質有焦油、油煙、粉塵、鉛化合物、硫、磷、鹵族元素等。為了保持催化劑的活性,通常采用預處理來去除有毒物質.近年來,鈣鈦礦結構的含稀土複合氧化物催化劑開發的方麵提高耐高溫性能。中國開發的稀土催化劑已用於有機廢氣的處理。
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