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廢氣催化燃燒設備催化劑的活性成分哪幾類?

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廢氣催化燃燒設備催化劑的活性成分哪幾類?

發布日期:2017-10-11 作者:www.dfh13.com 點擊:


廢氣催化燃燒設備催化燃燒是典型的氣-固相催化反應,其實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低活化能,同時催化劑表麵具有吸附作用,使反應物分子富集於表麵提高了反應速率,加快了反應的進行。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下,發生無焰燃燒,並氧化分解為CO2和H2O ,同時放出大量熱能,其反應過程為:催化燃燒的特點及經濟性

廢氣催化燃燒設備

廢氣催化燃燒設備的特點:起燃溫度低,節省能源有機廢氣催化燃燒與直接燃燒相比,具有起燃溫度低,能耗也小的顯著特點。在某些情況下,達到起燃溫度後便無需外界供熱。

 

廢氣催化燃燒設備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100%,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個階段,有一定的使用限期,工業上實用催化劑的壽命一般在2年以上。使用期的長短與最佳活性結構的穩定性有關,而穩定性取決於耐熱、抗毒的能力。廢氣催化燃燒設備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在很嚴格的操作條件下進行,這是由於廢氣的濃度、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,氣流對催化劑的衝擊力較強,同時由於床層溫度會升降,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。

催化劑種類目前催化劑的種類已相當多,按活性成分大體可分3類:

1、貴金屬催化劑

鉑、鈀、釕等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用壽命長,適用範圍廣,易於回收,因而是最常用的廢氣燃燒催化劑。如我國最早采用的Pt-Al2O3催化劑就屬於此類催化劑。但由於其資源稀少,價格昂貴,耐中毒性差,人們一直努力尋找替代品或盡量減少其用量。

2、過渡金屬氫化物催化劑

作為取代貴金屬催化劑,采用氧化性較強的過渡金屬氧化物,對甲烷等烴類和一氧化碳亦具有較高的活性,同時降低了催化劑的成本,常見的有MnOx 、CoOx 和CuOx 等催化劑。大連理工大學研製的含MnO2催化劑,在130℃及空速13000h-1的條件下能消除甲醇蒸氣,對乙醛、丙酮、苯蒸氣的清除也很有效果。

3、複氧化物催化劑

一般認為,廢氣催化燃燒設備複氧化物之間由於存在結構或電子調變等相互作用,活性比相應的單一氧化物要高。主要有以下兩大類:

(1)鈣鈦礦型複氧化物

稀土與過渡金屬氧化物在一定條件下可以形成具有天然鈣鈦礦型的複合氧化物,通式為ABO3,其活性明顯優於相應的單一氧化物。結構中一般A 為四麵體型結構,B 為八麵體形結構,這樣A 和B 形成交替立體結構,易於取代而產生品格缺陷,即催化活性中心位,表麵晶格氧提供高活性的氧化中心,從而實現深度氧化反應。常見的有幾類如:BaCuO2、LaMnO3等。(2)尖晶石型複氧化物

作為複氧化物重要的一種結構類型,以AB2X4表示. 尖晶石亦具有優良的深度氧化催化活性,如對CO 的催化燃燒起燃點落在低溫區(約80℃) ,對烴類亦在低溫區可實現完全氧化. 其中研究最為活躍的CuMn2O4尖晶石,對芳烴的活性尤為出色,如使甲苯完全燃燒隻需260℃,實現低溫催化燃燒,具有特別實際意義。

(3) 催化劑負載方式

催化劑活性組分可通過下列方式沉積在載體上:

電沉積在纏繞或壓製的金屬載體上;

沉積在顆粒狀陶瓷材料上;

沉積在蜂窩結構的陶瓷材料上。


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