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                                              催化燃燒 一般原則： 催化燃燒是用催化劑使有害氣體中的可燃組分在較低的溫度下氧化分解的凈化方法對(duì)于HC和有機(jī)溶劑蒸氣氧化分解生成CO2和H2O并釋放出熱量。 催化燃燒也和熱力燃燒一樣,也將待凈化處理的有害氣體先混合均勻并預(yù)熱到催化劑所需的起燃溫度,使有害氣體中的可燃組分開(kāi)始氧化放熱反應(yīng) 通常,催化燃燒的處理溫度為200~400℃C,空間速度取15000~25000-,滯留時(shí)間0.24~0.14s 有害氣體溫度愈高,可燃組分濃度愈高,催化劑起燃溫度愈低則預(yù)熱所需的熱量愈少。 在一定濃度下,生成的氧化反應(yīng)熱已足夠維持連續(xù)的反應(yīng)過(guò)程而不再需要外加犏助熱量,則已達(dá)到自燃狀態(tài)。此時(shí),裝置的運(yùn)行將會(huì)是最經(jīng)濟(jì)的。然而由于催化劑的耐熱溫度是一定的,因此可燃組分濃度并非愈高愈好,應(yīng)控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。 待凈化處理的有害氣體中含有可使催化劑中藩和劣化的物質(zhì)時(shí),必須采取各種預(yù)處理措施。 2.化燃燒的操作特性 (1)催化劑特性與選擇 催化燃燒的操作特性,首先取決于催化劑床層的條件與特性,同時(shí)與所處理的有害氣體中HC的種類、濃度、溫度和流體力學(xué)狀態(tài)有關(guān)。 催化劑的活性因可燃組分種類而昇,對(duì)于HC,碳原子愈多,愈容易被氧化分解。 即a.碳系鏈、側(cè)鏈物質(zhì)&g;直鏈化合物; b.乙炔類化合物&g;烴類化合物&g;飽和化合物 C.Cn&g;……C3&g;C2&g;C1; d.脂肪族化合物&g;脂環(huán)式化合物&g;芳香族化合物。 碳?xì)浠衔镏凶铍y被氧化分解的是甲烷,其反應(yīng)溫度需在590~650℃,這就難以體現(xiàn)出催化燃燒反應(yīng)溫度低于熱力燃燒這一優(yōu)點(diǎn) 懂化燃燒所用的僅化劑可分為以貴金屬和過(guò)渡金屬為主的兩類。貴金屬催化劑主要有鉑、鈀,其載體一般采用氧化鋁或天然沸石等。這種催化劑在較低溫度時(shí)活性高,對(duì)各種成分選擇性小,壽命較長(zhǎng),但價(jià)格高昂。過(guò)渡金屬如銅、鉻、錳、鉆、鎳等的氧化物經(jīng)過(guò)活化后制成的催化劑,活性較低,耐磨和耐熱性差,但價(jià)格便宜。 金屬催化劑的活性順序?yàn)?Pd&g;P&g;Co3O4&g;PdO&g;C2O3&g;Mn2O3&g;CuO&g;Ceo&g;Fe2O3 &g;V2O5&g;Nio&g;Mo2O3&g;Tio2 催化劑的形狀有板條狀、顆粒狀、蓬體球狀和蜂窩狀等多種。    

                                       催化劑的劣化和中毒 a.熱年齡與過(guò)熱燒結(jié) 熱年齡主要指催化劑微孔結(jié)構(gòu)的改變和活性外層的剝蝕、消耗及蒸發(fā)。這是一種在正常操作條件下緩慢鈍化的過(guò)程。一般催化劑壽命可維持3~5年,但如果預(yù)熱燃燒器火焰直接觸及催化劑床層,或有害氣體中可燃組分濃度過(guò)高,以致溫升過(guò)高,也會(huì)加速這種鈍化過(guò)程,使催化劑壽命縮短為一年左右。另外,如發(fā)生過(guò)熱燒結(jié),則可導(dǎo)致催化劑活性突然下降,甚至完全喪失活性。因此,一般全金屬催化劑的最高耐熱溫度不應(yīng)超過(guò)100℃,宜控制在700℃或更低一些的溫度下操作運(yùn)行以氧化鋁為載體的催化劑,在高溫下運(yùn)行會(huì)加快劣化。P-AlO3在750~800℃下,短 時(shí)間即劣化;在680~700℃下為一年;&l;590℃下為3~5年壽命。 b.蓋與污塞 蓋與污塞主要是催化劑表面被無(wú)機(jī)顆粒物或冷凝的有機(jī)物所遮蓋,以致阻礙了有害氣體與催化劑表面的接觸。如涂裝排風(fēng)中往往含有漆霧、塵埃、焦油和高分子、熱分解物,般應(yīng)采取過(guò)濾、洗滌、冷凝或提高預(yù)熱溫度將其燒掉等預(yù)處理方法。如粘上了有機(jī)可燃物,則可將預(yù)熱溫度逐步升高到550~600℃,經(jīng)2~3h,即可燒掉。對(duì)于氧化鐵塵則可用草酸浸洗,再水洗、干燥。 c.引起催化劑中毒的物質(zhì)及解決途徑 有害氣體中的化學(xué)成分與催化劑的活性成分有時(shí)會(huì)形成化合物或合金,而使催化劑中毒。這些化學(xué)成分主要有P、Bi、As、Sb、Hg(強(qiáng)毒性)Sn、Zn、Pb(低毒性)。它們?cè)诟邷叵屡cCu、Fe及P形成合金。在600℃以下,多數(shù)是金屬氧化物蓋催化劑表面成為劣化的主要形態(tài)。 Sn、Zn、Pb在540℃以下毒性弱,溫度增高,則毒性增大。因此,采用催化燃燒凈化處理有害氣體時(shí),工藝過(guò)程中不能采用磷化方法處理金屬表面,也不宜采用含鉛、鋅的涂料進(jìn)行底潹噴涂,并應(yīng)避免采用鑊鋅薄鋼板風(fēng)道和在其上插裝易破裂的水銀溫度計(jì)。 硫及鹵素化合物可導(dǎo)致暫時(shí)性中毒,去除后即可恢復(fù)活性。在用催化燃燒處理含硫醇有害氣體時(shí),即會(huì)生成硫化物;含噻吩及氯丁烷時(shí),會(huì)生成硫、鹵素化合物。由于SO2中毒而使轉(zhuǎn)化率下降的狀況,見(jiàn)圖10-9。 對(duì)于化學(xué)性中毒,低濃度時(shí)提高預(yù)熱溫度即可解決;高濃度時(shí),則會(huì)完全劣化,必須更換。 催化劑劣化與轉(zhuǎn)化率下降關(guān)系,見(jiàn)圖10-10。