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VOCs催化劑失活原因分析

閱讀:1720次    日期:2018/1/3


VOCs催化劑在使用的失活問題是催化燃燒設備的一個非常重要的問題,不但關系到VOCs的處理效果,而且關系到運行成本。

1.催化燃燒設備設計缺陷
催化床是催化燃燒設備的關鍵單元,從催化劑的角度,不但要求催化床中的催化劑數量滿足設計要求,而且要求在設備運行中通過催化床的每一個部位(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荷過大,使用壽命大大縮短,然而導致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使用壽命的關鍵?梢姎饬鞣峙浜蜏囟染换谴呋瘎┓磻苍O計的核心技術。

2.催化劑表面結炭
在實驗室中通常采用模型反應來評價催化劑性能,如甲苯、乙酸乙酯、丙酮等等,也可以采用混合溶劑來測試催化劑的性能,一般很難觀察到表面積炭。然而在實際使用中,VOCs的組分非常復雜,有大分子的,小分子的,有高沸點的,低沸點,揮發性有機物的性質差別很大。還含有少量的漆霧、粉塵等物質。特別是漆霧和高沸點有機物的存在,使得在催化劑表面形成結炭,結果使得催化劑活性的下降。因此在催化劑設計中,要添加阻止催化劑表面結炭的元素,以提高催化的使用壽命。對于高漆霧的有機廢氣,在催化床前段應增加除漆霧設備。


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致催化劑表面活性物質的流失,另一方面也有可能沉積在催化劑表面。這兩個因素均會導致催化劑活性下降。因此對于高粉塵有機廢氣,前段應增加除塵設備。

4.  VOCs廢氣中的SOx和NOx
很多涂裝線是采用天然氣燃燒加熱,天然氣燃燒過程會產生少量的SOx和NOx。實踐證明少量的SOx和NOx對催化劑性能是沒有影響的,可以放心使用。通常所說的S對貴金屬催化劑有影響,我認為是有機硫。實際上貴金屬是SO2氧化生成SO3的工業催化劑,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等物質的中毒
含Pb等重金屬物質,容易與貴金屬形成合金,導致催化劑中毒,As、P、F等物質也容易導致貴金屬催化劑中毒,在使用過程要特別注意。

6.催化劑高溫燒結
催化劑反應溫度過高會導致催化劑表面活性組分的燒結(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,及其相變的發生,這些均為導致催化劑活性的下降,因此在使用過程應避免催化劑的高溫沖擊。相比之下,貴金屬催化劑的熱穩定性較高,而稀土-過渡金屬氧化物催化劑的熱穩定性較低。催化劑最高使用溫度與催化劑性能有關。

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