催化燃燒技術(shù)處理VOCs之-催化燃燒催化劑基本原理
催化劑
1、什么是催化劑
催化劑是一種加速化學(xué)反應(yīng)速率，自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變的物質(zhì)，能******下降消除VOCs所需求的反應(yīng)溫度，通常是由載體、活性成分和助劑等組成。常用催化劑有：
（1）整體式催化劑：載體（堇青石陶瓷蜂窩）、活性組分（貴金屬Pd、Pt和Rh，過渡金屬氧化物）、助催化劑（稀土復(fù)合氧化物）。
（2）顆粒催化劑：一般以氧化鋁小球?yàn)檩d體，顆粒尺度：3~5；4~6mm。（貴金屬Pd、Pt和Rh，過渡金屬氧化物）、助催化劑（稀土復(fù)合氧化物）。顆粒催化劑（空地率26%）整體催化作用不及蜂窩催化劑（空地率70%）
2、催化劑活性成分
類別
活性成分
催化***色
長(zhǎng)處
缺陷
貴金屬
Pt、Pd、Ru等
對(duì)芳烴催化功能高，對(duì)酯、酮、含氮VOCs、含氯VOCs低
低溫催化燃燒***常用的催化劑，催化活性高，挑選性***，抗毒性***，熱穩(wěn)定性高
資源稀疏、價(jià)格昂貴
非貴金屬
過渡金屬銅、錳、鉻等以及鈣鈦礦型復(fù)合氧化物等
對(duì)芳烴催化功能低，對(duì)酯、酮、含氮VOCs、含氯VOCs高
價(jià)格較低，耐高溫?zé)岱€(wěn)定性較***
催化活性較低，起燃溫度要求較高
（1）貴金屬催化劑一般規(guī)則：
貴金屬催化劑(0.6g/L)的實(shí)驗(yàn)室功能(20000-1)，工業(yè)設(shè)備運(yùn)用溫度：320-350度；空速20000-1。
（2）非貴金屬催化劑一般規(guī)則：
一般以CuO、MnOx、FeOx等為活性成分，有利于將含氮有機(jī)物中的N轉(zhuǎn)化為N2
非貴金屬催化劑的實(shí)驗(yàn)室功能(20000-1)，工業(yè)設(shè)備運(yùn)用溫度：300-350度；空速15000-20000-1。
（3）幾點(diǎn)知道
1）貴金屬含量是催化劑的***要本錢，決議了催化劑的本錢。
2）貴金屬含量不是決議催化劑功能的僅有要素。
3）相同貴金屬含量的催化劑其催化功能會(huì)有實(shí)質(zhì)的不同。
4）相同貴金屬含量催化劑的功能由催化劑的制備技術(shù)來決議。
5）依據(jù)處理目標(biāo)，對(duì)催化劑配方要進(jìn)行合理的調(diào)整
3、催化劑的載體及負(fù)載方法
催化劑的活性成分負(fù)載在較***比外表積的載體上。催化反應(yīng)中，載體除了要負(fù)載渙散活性成分，還能添加催化劑的穩(wěn)定性、挑選性和活性等，對(duì)催化作用和壽數(shù)也有很***的影響。
（1）催化劑的載體***要有兩類，一類是球狀或片狀，另一是整體式多孔蜂窩狀。
載體
長(zhǎng)處
缺陷
金屬載體
導(dǎo)熱功能***、機(jī)械強(qiáng)度高
比外表積較小
顆粒狀載體
比外表積***
壓降***，載體間彼此沖突形成的活性組分磨耗丟失
蜂窩陶瓷載體
抱負(fù)的載體型式，有很高的比外表積，壓力降較片狀、粒狀、柱狀載體低，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨性、耐熱沖擊才能強(qiáng)
（2）催化劑活性成分可通過下列方法堆積在載體上：1）電堆積在環(huán)繞或限制的金屬上；2）堆積在顆粒狀陶瓷材料上；3）堆積在蜂窩結(jié)構(gòu)的陶瓷材料上。
4、催化劑的制備
整體式催化劑：堇青石蜂窩，金屬蜂窩載體
顆粒催化劑：***二載體Al2O3，活性組分Pt、Pd、Rh，助催化劑CeO2等
5、催化功能的歸納評(píng)價(jià)
（1）催化溫度，耐熱溫度（實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化率到達(dá)99%所需求的低反應(yīng)溫度耐熱溫度；或催化燃燒的作業(yè)溫度）；
（2）價(jià)格；
（3）運(yùn)用壽數(shù)，2年左右；
（4）催化劑中毒。
6、催化劑的用量、填裝、溫度點(diǎn)
依照空速15000h-1核算，一立方米催化劑處理的有機(jī)廢氣量為15000m3，以此類推。常用催化劑標(biāo)準(zhǔn)：100*100*50；200目；催化劑填裝高度：200-300mm。
催化劑填裝的三種形式：
7、催化反應(yīng)床及設(shè)備挑選
（1）催化反應(yīng)床
1）確保進(jìn)入催化床層的有機(jī)廢氣的氣體散布和溫度散布均勻。
2）催化床中催化劑的填裝要嚴(yán)密、一起要考慮熱脹冷縮，防止發(fā)生氣體短路，導(dǎo)致凈化功率的下降。
（2）設(shè)備選型的程序：
1）前期作業(yè)：風(fēng)量、VOCs濃度、VOCs成分；
2）中期作業(yè)：催化劑對(duì)VOCs實(shí)驗(yàn)室小試；VOCs濃度過***和過小，應(yīng)對(duì)計(jì)劃（VOCs濃度的核算：涂猜中溶劑揮發(fā)量/風(fēng)量）
3）后期作業(yè)：設(shè)計(jì)計(jì)劃
關(guān)于催化劑
1、催化劑運(yùn)用的常見問題及辦法
（1）有機(jī)廢氣的濃度應(yīng)在爆破極限的安全規(guī)模之內(nèi)，8000mg/m3。
（2）催化劑在運(yùn)用前，運(yùn)用小風(fēng)量催化劑床預(yù)熱至300℃以上，方可進(jìn)入有機(jī)廢氣。為確保催化劑長(zhǎng)期運(yùn)用，催化劑***運(yùn)用溫度控制在320-450℃。
（3）應(yīng)防止通入含有樹脂、高沸點(diǎn)聚合物、重金屬，及含氟、磷、硫、砷、含氯有機(jī)物等使催化劑中毒的物質(zhì)。
（4）有機(jī)廢氣中氧氣含量應(yīng)***于5%。
2、催化劑中毒
（1）因?yàn)榉磻?yīng)溫度過低導(dǎo)致的催化劑外表積炭——高溫再生
（2）涂料揮發(fā)進(jìn)程帶著灰分在催化劑外表的堆積——酸洗再生
（3）P、F、Pb等中毒——生成F化物、P化物、含Pb合金
（4）催化劑高溫失活——活性組分的聚會(huì)，催化劑外表貴金屬離子變***；催化劑成分之間的固相反應(yīng)，活性相消失；載體相變，比外表積縮短。
（5）削減催化劑活性的衰減：按操作規(guī)程精準(zhǔn)地控制反應(yīng)條件；對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理，防止催化劑中毒；改善催化劑制備工藝，進(jìn)步催化劑耐熱性和抗毒才能。
催化燃燒技術(shù)是處理VOCs***要技術(shù)之一，其技術(shù)中心是催化劑和設(shè)備設(shè)計(jì)，依據(jù)處理目標(biāo)，挑選適宜的催化劑，進(jìn)步催化功率。貴金屬催化劑的催化活性和挑選性***，但資源稀缺，價(jià)格昂貴。下降貴金屬含量，進(jìn)步催化劑的性價(jià)比，開發(fā)高功能的非貴金屬催化劑是往后的研討方向。因?yàn)閷?shí)踐進(jìn)程中，VOCs品種及成分等的復(fù)雜性，關(guān)于催化燃燒技術(shù)，怎么防止催化劑活性下降是工業(yè)運(yùn)用的關(guān)鍵。
