1、催化劑的主要性能指標(biāo)
在空速較高,溫度較低的條件下,有機(jī)廢氣的燃燒反應(yīng)轉(zhuǎn)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(dǎo)活化、穩(wěn)定、衰老失活3個階段,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。使用期的長短與較佳活性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān),而穩(wěn)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(jī)廢氣的催化燃燒一般不會在很嚴(yán)格的操作條件下進(jìn)行,這是由于廢氣的濃度、流量、成分等往往不穩(wěn)定, 因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應(yīng)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(qiáng),同時由于床層溫度會升降,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(jī)械強(qiáng)度和良好的抗熱脹冷縮性能。
作為復(fù)氧化物重要的一種結(jié)構(gòu)類型, 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(qū)(約 80℃),對烴類亦在低溫區(qū)可實(shí)現(xiàn)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(xiàn)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(jī)械強(qiáng)度大,耐磨、耐熱沖擊。
4.1 催化劑失活催化劑在使用過程中隨著時間的延長,活性會逐漸下降,直至失活。
針對催化劑活性的衰減,可以采取下列相應(yīng)的措施:按操作規(guī)程,正確控制 反應(yīng)條件;當(dāng)催化劑表面結(jié)碳時,通過吹入新鮮空氣,提高燃燒溫度,燒去表面結(jié)碳;將廢氣進(jìn)行預(yù)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(dāng)有機(jī)廢氣在金屬氧化物催化劑上燃燒時, 碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng)是經(jīng)過表面氧化還原作用循環(huán)實(shí)現(xiàn)的。這一機(jī)理是由Mars-Van Krevelen提出,反應(yīng)機(jī)理如下:式中,Ri—碳?xì)浠衔镂锓N i。相應(yīng)反應(yīng)動力學(xué)模型方程式可表達(dá)為: 式中,ki、koi—分別碳?xì)浠衔镂锓Ni及氧的反應(yīng)速度常數(shù), C i、Coi—分別碳?xì)浠衔镂锓N i 及氧的濃度,Vi—每摩爾碳?xì)浠衔镂锓Ni氧化所需氧摩爾數(shù)。 實(shí)驗(yàn)表明碳?xì)溲趸磻?yīng)速度對碳?xì)涞姆磻?yīng)級數(shù)位于0和1之間。
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