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活性炭吸附+催化燃烧法(沸石转轮)

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活性炭吸附+催化燃烧法(沸石转轮)

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

   活性炭吸附+催化燃烧法(沸石转轮)


    催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,碳氢化合物的分子和混合气体中的 氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水。

 

催化剂


    催化燃烧反应的关键是选择合适的催化剂。对催化剂的要求是:活性高,特别要低温活性好,以便在尽可能低的温度下开始反应。燃烧反应是放热反应,释放出大量 的热可使催化剂的表面达到 500~1000℃的高温,而催化剂容易因熔融而降低活性,所以要求催化剂能耐高温。


作催化燃烧用的催化剂可分为:


    ①贵金属类:铂、钯、钌等。贵金属催化剂有很高的氧化活性和易回收等优点,虽然存在着资源稀少、价格昂贵和耐中毒性差等缺点,但仍然是世界各国采用的主要催化剂。


    ②非贵金属类:主要是过渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。单组分的氧化物,如氧化铜(CuO)和氧化镍(NiO)等。单组分氧化物耐热性差,活性 低,致使应用受到限制。以后改用两种以上的金属氧化物的混合物,如二氧化锰-氧化铜 (3:2)的复合物,三氧化二铁-三氧化二铬复合物,氧化铜-三氧化二铬复合物,钴、锰的尖晶石型复合物,铜、锰、镍、锌的铬酸盐等。复合氧化物虽可改善 某些催化性能,但氧化活性仍不及贵金属。此外,还有金属硫化物如钍、镍、钼、钴的硫化物。这类催化剂一般只适用于含硫的碳氢化合物的催化燃烧,使用温度限 于300~400℃,高温时易分解。


催化剂的活性物质


    一般都涂在载体上,所以它的形状也依载体而异。载体有γ-Al2O3制成的球体、圆柱体和各种异形体,有用表面覆盖活性氧化铝薄膜的多孔陶瓷蜂窝体,也有 用耐热合金丝制成的膨体球和金属波纹板等。载体可减少催化剂的用量,起支撑作用。它应具有比表面积大、耐高温、机械强度大和流体阻力小等特性。


反应的难易程度


    不同的碳氢化合物通过催化剂时反应的难易程度也不相同。难度大小一般按下列顺序排列:侧链>直链;炔烃>烯烃>烷烃;Cn>…>C3>C2>C1;脂肪族>脂环族>芳香族。


    相同的碳氢化合物通过不同的催化剂时反应的难易程度也有差别。难度大小一般按下列顺序排列:


甲烷:Pd>Pt>Co3O4>PdO>Cr2O3>Mn2O3>CuO>CeO2>Fe2O3>V2O5>NiO>MoO3>TiO2


乙烯:Pd>Pt>Co3O4>Cr2O3>Ag2O>Mn2O3>CuO>NiO>V2O5>CdO>Fe2O3>MoO3>WO>TiO>ZnO


丙烷:Pt>Pd>Ag2O>Co3O4>CuO>MnO2>Cr2O3>CdO>V2O5>Fe2O3>NiO>>CeO2>Al2O3>ThO2


异戊二烯:Pd>Pt>>MnO2>Co3O4>Cr2O3>CeO2>NiO>Fe2O3


处理不同的工业有机废气应当根据上述排列顺序选择适当的催化剂。


催化燃烧法的优点


①可以降低有机废气的起始燃烧温度。例如甲醇、甲醛在以氧化铝为载体的Pt催化剂(Pt/Al2O3)的作用下,室温下就开始燃烧,而直接燃烧法起始燃烧点通常为300~600℃。


②燃烧不受碳氢化合物浓度的限制。


③基本上不会造成二次污染。


④设备较简单,投资少,见效快。


催化燃烧法存在的主要问题:


催化剂易中毒和不耐高温。易使催化剂中毒的物质有焦油、油烟、粉尘、铅化合物和硫、磷、卤族元素的化合物等。为了保持催化剂的活性,一般都采用前处理的办法,预先除掉有毒物质。


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