催化燃燒催化劑的穩(wěn)定性
在工業(yè)生產(chǎn)條件下,催化燃燒設(shè)備中催化劑的性質(zhì)會(huì)隨著操作時(shí)間而變化,即催化劑的活性下降,直至失活。因此催化燃燒系統(tǒng)中催化劑需要具有良好的穩(wěn)定性,以保持較長(zhǎng)的壽命。影響催化燃燒催化劑的穩(wěn)定性主要有化學(xué)和物理方面兩個(gè)因素。
1、化學(xué)方面:當(dāng)廢氣中含有的物質(zhì)可與載體材料或催化劑的活性組分起反應(yīng)時(shí),則會(huì)造成失去活性組分、活性組分被覆蓋或減少了表面積,從而最終導(dǎo)致催化劑的中毒。
在有機(jī)廢氣的催化燃燒過(guò)程中,常見的催化劑中毒如下;
?、俟柚卸荆?/strong>在處理溶劑中含硅氧烷的印刷過(guò)程把放氣時(shí),SiO2會(huì)沉積在催化劑上,而將孔口堵塞,而且只能用氫氟酸沖洗來(lái)溶解沉積物,這種催化劑再生方法的代價(jià)很昂貴。
?、诹字卸荆?/strong>在處理膠板印刷產(chǎn)生的廢氣、塑料加工時(shí)作為阻燃劑產(chǎn)生的廢氣以及由于汽油添加劑而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣中,常含有磷化合物。當(dāng)溫厚低于430℃時(shí),這種磷化合物在催化劑表而上分解而生成水常性的化合物,例如P2O5或磷酸,這種中毒可經(jīng)沖洗使其恢復(fù)活性;若溫度高于530℃,則磷與催化劑的載體材科產(chǎn)生不可逆的反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物使載體結(jié)構(gòu)和孔隙率發(fā)生變化,從而導(dǎo)致催化劑的失活。
?、勐然镏卸荆?/strong>廢氣中所含的有機(jī)氯化物經(jīng)氧化生成氯化氫,并被吸附在催化劑上,由于活性中心被覆蓋而導(dǎo)致催化劑的失活。這種失活是可逆的,只要溫度升高,即可解吸而恢復(fù)活性。但是,若吸附的氯化氫分子與活性組分發(fā)生反應(yīng),例如與貴金屬或金屬氧化物起反應(yīng),則生成金屬氯化物。這種氯化物會(huì)造成活性組分的損失和改變活性組分在催化劑上的分布。若氯化氫與催化劑載體(Al2O3)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則會(huì)使催化劑載體軟化,或使孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2、物理方面
?、贌嵊绊懀?/strong>溫度升高會(huì)增加催化劑結(jié)構(gòu)變化的速度和頻率,而催化劑結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)表面的減少,以及降低活性組分的均勻分布率。因此,催化劑有一定的溫度負(fù)荷上限。通常,金屬氧化物催化劑的允許最高溫度為:全接觸催化劑500℃,載體接觸催化劑700℃。貴金屬催化劑的允許最高溫度為:氧化鋁載體700℃,硅酸鋁載體1000℃。
若廢氣中有害物的濃度高,而產(chǎn)生大量熱量時(shí),則可在廢氣中通入冷空氣,或降低預(yù)熱溫度,來(lái)避免催化劑的過(guò)熱。
?、跈C(jī)械影響:由于裝置的振動(dòng),催化劑床層的松散,以及廢氣中可能含有固體顆粒,而使催化劑收到磨損。溫度的急變會(huì)引起催化劑材料中的熱應(yīng)力,而導(dǎo)致催化劑的破裂。此外,對(duì)裝有蜂窩塊催化劑的反應(yīng)器,應(yīng)注意反應(yīng)器構(gòu)件的熱膨脹而造成的機(jī)械應(yīng)力。通??捎媚途眯缘膹椥悦芊庠o予補(bǔ)償。為預(yù)防顆粒催化劑在運(yùn)行時(shí)的跳動(dòng),一般氣流采取垂直從上向下的流動(dòng)方式。
1、化學(xué)方面:當(dāng)廢氣中含有的物質(zhì)可與載體材料或催化劑的活性組分起反應(yīng)時(shí),則會(huì)造成失去活性組分、活性組分被覆蓋或減少了表面積,從而最終導(dǎo)致催化劑的中毒。
在有機(jī)廢氣的催化燃燒過(guò)程中,常見的催化劑中毒如下;
?、俟柚卸荆?/strong>在處理溶劑中含硅氧烷的印刷過(guò)程把放氣時(shí),SiO2會(huì)沉積在催化劑上,而將孔口堵塞,而且只能用氫氟酸沖洗來(lái)溶解沉積物,這種催化劑再生方法的代價(jià)很昂貴。
?、诹字卸荆?/strong>在處理膠板印刷產(chǎn)生的廢氣、塑料加工時(shí)作為阻燃劑產(chǎn)生的廢氣以及由于汽油添加劑而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣中,常含有磷化合物。當(dāng)溫厚低于430℃時(shí),這種磷化合物在催化劑表而上分解而生成水常性的化合物,例如P2O5或磷酸,這種中毒可經(jīng)沖洗使其恢復(fù)活性;若溫度高于530℃,則磷與催化劑的載體材科產(chǎn)生不可逆的反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物使載體結(jié)構(gòu)和孔隙率發(fā)生變化,從而導(dǎo)致催化劑的失活。
?、勐然镏卸荆?/strong>廢氣中所含的有機(jī)氯化物經(jīng)氧化生成氯化氫,并被吸附在催化劑上,由于活性中心被覆蓋而導(dǎo)致催化劑的失活。這種失活是可逆的,只要溫度升高,即可解吸而恢復(fù)活性。但是,若吸附的氯化氫分子與活性組分發(fā)生反應(yīng),例如與貴金屬或金屬氧化物起反應(yīng),則生成金屬氯化物。這種氯化物會(huì)造成活性組分的損失和改變活性組分在催化劑上的分布。若氯化氫與催化劑載體(Al2O3)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則會(huì)使催化劑載體軟化,或使孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2、物理方面
?、贌嵊绊懀?/strong>溫度升高會(huì)增加催化劑結(jié)構(gòu)變化的速度和頻率,而催化劑結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)表面的減少,以及降低活性組分的均勻分布率。因此,催化劑有一定的溫度負(fù)荷上限。通常,金屬氧化物催化劑的允許最高溫度為:全接觸催化劑500℃,載體接觸催化劑700℃。貴金屬催化劑的允許最高溫度為:氧化鋁載體700℃,硅酸鋁載體1000℃。
若廢氣中有害物的濃度高,而產(chǎn)生大量熱量時(shí),則可在廢氣中通入冷空氣,或降低預(yù)熱溫度,來(lái)避免催化劑的過(guò)熱。
?、跈C(jī)械影響:由于裝置的振動(dòng),催化劑床層的松散,以及廢氣中可能含有固體顆粒,而使催化劑收到磨損。溫度的急變會(huì)引起催化劑材料中的熱應(yīng)力,而導(dǎo)致催化劑的破裂。此外,對(duì)裝有蜂窩塊催化劑的反應(yīng)器,應(yīng)注意反應(yīng)器構(gòu)件的熱膨脹而造成的機(jī)械應(yīng)力。通??捎媚途眯缘膹椥悦芊庠o予補(bǔ)償。為預(yù)防顆粒催化劑在運(yùn)行時(shí)的跳動(dòng),一般氣流采取垂直從上向下的流動(dòng)方式。