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催化燃烧设备的催化剂活性成分的分类

2019-05-03 08:42:31
作者:百瑞兴环保

随着环境工程的发展进步,催化燃烧设备也越来越受大家所欢迎,催化燃烧设备优异的环保性能,常被人们所津津乐道。催化燃烧设备是适合于处理小风量高浓度的有机废气,常与活性碳吸附工艺配套使用,由活性炭碳附装置将大风量低浓度的有机废气,浓缩成小风量高浓度的有机废气,是废气符合催化净化设备的使用条件。

催化燃烧设备在将废气进行催化燃烧的过程中,废气经管道由风机送入热交换器进行一次升温,再进加热室将废气加热到催化燃烧所需要的起始温度。经过加热的废气通过催化剂层使之燃烧。由于催化剂的作用,催化燃烧法废气燃烧的起始温度约为250-300℃,大大低于直接燃烧法的燃烧温度670-800℃,因此能耗远比直接燃烧法低。同时在催化剂的活性作用下,反应后的气体产生的热量,高温气体再次进入热交换器,经换热冷却,以较低的温度经风机排入大气。

催化燃烧设备选型优化和可靠,这为达标排放奠定了基础。因为有机废气的成份繁多,催化燃烧设备的品质直接影响运行和净化效果。所以,环保达标排放是二原则。所有催化燃烧设备功能不是全能的,净化对象的针对性强。因此,有机废气中含有颗粒物、卤素废气、重金属等化合物,对有机催化燃烧设备均有干扰,甚至破坏净化效果。所以,在进入有机催化燃烧设备前,把此类化合物进行的净化除去。

催化剂品种目前催化剂的品种已相当多,按活性成分大体可分3类:

1、贵金属催化剂

铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且运用寿命长,适用范围广,易于收回,因此是常用的废气燃烧催化剂。如我国早选用的Pt-Al2O3催化剂就归于此类催化剂。但因为其资源稀疏,价格昂贵,耐中毒性差,人们一向尽力寻觅替代品或尽量削减其用量。

2、过渡金属氢化物催化剂

作为替代贵金属催化剂,选用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,一起下降了催化剂的本钱,常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。大学的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的条件下能消除甲醇蒸气,对乙醛、苯蒸气的也很有作用。

3、复氧化物催化剂。

一般认为,催化燃烧设备复氧化物之间因为存在结构或电子调变等相互作用,活性比相应的单一氧化物要高。有以下两大类:

(1)钙钛矿型复氧化物

稀土与过渡金属氧化物在条件下能够构成具有钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。结构中一般A为四面体型结构,B为八面体形结构,这样A和B构成交替立体结构,易于替代而发生品质缺点,即催化活性位,外表晶格氧供给高活性的氧化,从而完成氧化反响。常见的有几类如:BaCuO2、LaMnO3等。

(2)尖晶石型复氧化物

作为复氧化物重要的一种结构类型,以AB2X4表示。尖晶石亦具有不错的氧化催化活性,如对CO的催化燃烧起燃点落在低温区(约80℃),对烃类亦在低温区可完成氧化。其间研讨为活泼的CuMn2O4尖晶石,对芳烃的活性尤为超卓,如使甲苯燃烧只需260℃,完成低温催化燃烧,具有特别实际意义。

(3)催化剂负载方法

催化剂活性组分可通过下列方法沉积在载体上:

电沉积在环绕或压制的金属载体上;沉积在颗粒状陶瓷材料上;沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。

催化燃烧设备设计时应考虑以下几方面问题:

1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。

2、便于清洗和换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和换催化剂载体。

3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。

4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。