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催化燃燒設(shè)備中VOCs催化劑失活原因分析

時(shí)間:2020-09-30 15:49:53    瀏覽:4322

VOCs催化劑在使用的失活問題是催化燃燒設(shè)備的一個(gè)非常重要的問題,不但關(guān)系到VOCs的處理效果,而且關(guān)系到運(yùn)行成本。


  1. 催化燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷

催化床是催化燃燒設(shè)備的關(guān)鍵單元,從催化劑的角度,不但要求催化床中的催化劑數(shù)量滿足設(shè)計(jì)要求,而且要求在設(shè)備運(yùn)行中通過催化床的每一個(gè)部位(局部)的流速和溫度的相同,這樣才能保證每一塊催化劑的空速和溫度是一致的。如果催化床中流速和溫度不一致,使得溫度低、流速快的局部催化劑負(fù)荷過大,使用壽命大大縮短,然而導(dǎo)致VOCs凈化效果的下降。因此做到催化床氣流分布和溫度分布的均勻是保證高凈化效率和長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵??梢姎饬鞣峙浜蜏囟染换谴呋瘎┓磻?yīng)床設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

2.催化劑表面結(jié)炭


在實(shí)驗(yàn)室中通常采用模型反應(yīng)來評(píng)價(jià)催化劑性能,如甲苯、乙酸乙酯、丙酮等等,也可以采用混合溶劑來測(cè)試催化劑的性能,一般很難觀察到表面積炭。然而在實(shí)際使用中,VOCs的組分非常復(fù)雜,有大分子的,小分子的,有高沸點(diǎn)的,低沸點(diǎn),揮發(fā)性有機(jī)物的性質(zhì)差別很大。還含有少量的漆霧、粉塵等物質(zhì)。特別是漆霧和高沸點(diǎn)有機(jī)物的存在,使得在催化劑表面形成結(jié)炭,結(jié)果使得催化劑活性的下降。因此在催化劑設(shè)計(jì)中,要添加阻止催化劑表面結(jié)炭的元素,以提高催化的使用壽命。對(duì)于高漆霧的有機(jī)廢氣,在催化床前段應(yīng)增加除漆霧設(shè)備。


3. VOCs廢氣中的粉塵


如果VOCs廢氣中含有較多粉塵,由于通過催化劑的氣流速度快,一方面粉塵摩擦催化劑表面導(dǎo)致催化劑表面活性物質(zhì)的流失,另一方面也有可能沉積在催化劑表面。這兩個(gè)因素均會(huì)導(dǎo)致催化劑活性下降。因此對(duì)于高粉塵有機(jī)廢氣,前段應(yīng)增加除塵設(shè)備。


4.  VOCs廢氣中的SOx和NOx


很多涂裝線是采用天然氣燃燒加熱,天然氣燃燒過程會(huì)產(chǎn)生少量的SOx和NOx。實(shí)踐證明少量的SOx和NOx對(duì)催化劑性能是沒有影響的,可以放心使用。通常所說的S對(duì)貴金屬催化劑有影響,我認(rèn)為是有機(jī)硫。實(shí)際上貴金屬是SO2氧化生成SO3的工業(yè)催化劑,也是NO氧化成NO2的催化劑,因此不存在SOx和NOx的中毒。


5.Pb、As、P、F等物質(zhì)的中毒

含Pb等重金屬物質(zhì),容易與貴金屬形成合金,導(dǎo)致催化劑中毒,As、P、F等物質(zhì)也容易導(dǎo)致貴金屬催化劑中毒,在使用過程要特別注意。


6.  催化劑高溫?zé)Y(jié)

催化劑反應(yīng)溫度過高會(huì)導(dǎo)致催化劑表面活性組分的燒結(jié)(粒子變大),催化劑比表面下降、過渡金屬氧化物之間的固相反應(yīng),及其相變的發(fā)生,這些均為導(dǎo)致催化劑活性的下降,因此在使用過程應(yīng)避免催化劑的高溫沖擊。相比之下,貴金屬催化劑的熱穩(wěn)定性較高,而稀土-過渡金屬氧化物催化劑的熱穩(wěn)定性較低。催化劑最高使用溫度與催化劑性能有關(guān)。