1、催化劑的主要性能指標
在空速較高,溫度較低的條件下,有機廢氣的燃燒反應轉化率接近 高, 表明該催化劑的活性較高。催化劑的活性分誘導活化、穩定、衰老失活3個(gè)階段,有一定的使用限期,工業(yè)上實(shí)用催化劑的壽命一般在2年以上。使用期的長(cháng)短與較佳活性結構的穩定性有關(guān),而穩定性取決于耐熱、抗毒的能力。對催化燃燒所用催化劑則要求具有較高的耐熱和抗毒的性能。有機廢氣的催化燃燒一般不會(huì )在很?chē)栏竦牟僮鳁l件下進(jìn)行,這是由于廢氣的濃度、流量、成分等往往不穩定, 因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應性。 催化燃燒工藝的操作空速較大,氣流對催化劑的沖擊力較強,同時(shí)由于床層溫度會(huì )升降,造成熱脹冷縮,易使催化劑載體破裂,因而催化劑要具有較大的機械強度和良好的抗熱脹冷縮性能。
作為復氧化物重要的一種結構類(lèi)型, 以 AB2X4 表示.尖晶石亦具有優(yōu)良的深 度氧化催化活性,如對 CO 的催化燃燒起燃點(diǎn)落在低溫區(約 80℃),對烴類(lèi)亦在低溫區可實(shí)現氧化。其中研究較為活躍的 CuMn2O4 尖晶石, 對芳烴的活性尤為出色,如使甲苯燃燒只需260℃,實(shí)現低溫催化燃燒,具有特別實(shí)際意義。
顆粒狀載體的優(yōu)點(diǎn)是比表面積大, 缺點(diǎn)是壓降大以及因載體間相互摩擦,造成活性組分磨耗損失。蜂窩載體是比較理想的載體型式,具有很高的比表面,壓力降較片粒柱狀低,機械強度大,耐磨、耐熱沖擊。
4.1 催化劑失活催化劑在使用過(guò)程中隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng),活性會(huì )逐漸下降,直至失活。
針對催化劑活性的衰減,可以采取下列相應的措施:按操作規程,正確控制 反應條件;當催化劑表面結碳時(shí),通過(guò)吹入新鮮空氣,提高燃燒溫度,燒去表面結碳;將廢氣進(jìn)行預處理,以除去毒物,防止催化劑中毒;改進(jìn)催化劑的制備工藝,提高催化劑的耐熱性和抗毒能力。
當有機廢氣在金屬氧化物催化劑上燃燒時(shí), 碳氫化合物的氧化反應是經(jīng)過(guò)表面氧化還原作用循環(huán)實(shí)現的。這一機理是由Mars-Van Krevelen提出,反應機理如下:式中,Ri—碳氫化合物物種 i。相應反應動(dòng)力學(xué)模型方程式可表達為: 式中,ki、koi—分別碳氫化合物物種i及氧的反應速度常數, C i、Coi—分別碳氫化合物物種 i 及氧的濃度,Vi—每摩爾碳氫化合物物種i氧化所需氧摩爾數。 實(shí)驗表明碳氫氧化反應速度對碳氫的反應級數位于0和1之間。
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