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关于催化燃烧设备催化剂的十八个问答

发布时间:2020-09-17 人气:15

大家都知道,催化燃烧设备是当下废气处理行业的重要产品,它的出现在某种程度上对于多个行业的废气处理都发挥着重要的作用,不过不少人都忽视了催化剂对该设备的作用,今天小编就带大家来了解一下催化燃烧催化剂的详细先容。

1. 什么是催化剂?

催化燃烧设备催化剂是一种在改变化学反应速率的同时,自身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。在处理VOC的过程中,催化剂的使用可以大大降低所需要的反应温度。

2. 纳米催化剂能耐高温吗?

催化燃烧的工作温度平均在250?C-350?C左右,但是有的时候由于废气浓度的骤升,在催化燃烧过程中会出现瞬间达到五六百度的情况(飞温);此时,机器内部的温度感应器会发出信号,鼓入新鲜空气来稀释废气浓度,从而降低反应温度。纳米催化剂具有良好的短暂抗高温能力,不会因瞬间高温烧结而降低使用效率。

3. 纳米催化剂能够用多久?

催化剂的使用寿命通常根据使用情况而定。

4. 新型催化剂的制备工艺和传统贵金属有何区别?

贵金属催化剂的制备一般包含了第一载体(蜂窝陶瓷或堇青石),上面涂附第二载体Al2O3, 之后再涂附活性组分Pt,Pd,Rh,和助催化剂CeO2等。

第二载体的粘结牢度和比表面积,以及贵金属涂层的粒子尺寸和活性反应单元决定了催化剂的性能。因此,除了昂贵的金属价格,多次烧结多层涂附的复杂的制备工艺也提高了贵金属催化剂的成本。

新型纳米非贵金属催化剂采用高效过渡金属复合材料一体成型,没有其他载体,大大简化了传统工艺的复杂程序。新型催化剂的优势主要体现在以下几点:

(1)催化反应属于表面反应,催化剂活性成分100%,市面上不论贵金属还是非贵金属催化剂活性成分只是表面不到1微米厚的一薄层,因此,市面上的其他催化剂有可能会因为表面活性风蚀磨损脱落而失效,催化剂则不会因为磨损而失效,反而因为磨损出里面新鲜的催化剂而活性升高;

(2)市面上的负载型催化剂均由第一载体上涂覆第二载体,第二载体上涂覆贵金属或非贵金属活性组分的构成,存在第一载体和第二载体膨胀系数不一致的情况,在热冲击下会造成严重的脱落,从而导致活性下降甚至失效,而催化剂是单一组分不存在此类问题。

5. 常见催化剂的化学组成成分是什么?

常见的催化剂一般分为两大类:贵金属催化剂和非贵金属催化剂,其中贵金属催化剂的活性成分主要有贵金属的铂,钯,和铑,而非贵金属催化剂的活性成分主要是过渡金属氧化物(稀土和稀有金属氧化物)和复合金属氧化物(固溶体,钙钛矿,和尖晶石)。

6.纳米催化剂在什么情况下容易失活?如何防止催化剂失活?

催化剂有几种情况会导致失活:

A.中毒失活:含硫、磷、砷、卤素灯化合物、重金属化合物会与催化剂活性成分发生不可逆的化学反应,生成化合物或者合金,导致催化剂永久失活,无法再生。因此,在处理之前要确认废气中不含硅、 砷、重金属等导致催化剂中毒成分。并且废气中卤素、硫、磷等成分浓度不宜过高。 

B.闷死失活:低温状态下,大量的有机物进入催化床,造成催化剂“闷死”,导致暂时失活。因此,在RCO设备开启的时候,建议预先通过新鲜空气预热,当催化床内到达指定温度的时候再进行废气处理。如果出现闷死失活,可以通过高温方法再生。   

C.堵塞、结焦失活:灰尘、积炭、高沸黏性物附着于催化剂表面,结焦(催化剂表面上的含碳沉积物),覆盖催化剂活性位点,导致催化剂作用丧失。因此,废气中粉尘、颗粒物比较多时要进行预处理,并且确保废气中不含粘性物质。    

D.烧结失活:高温同时伴随水蒸气会引起严重的烧结和表面积损失,导致催化剂永久失活。 在使用之前要对废气的含水量做一个评估,如果含水量超过30g/m?,需要预先干燥处理。

E.针对高温下的催化剂失活,可能存在以下几种情况:

一,活性组分团聚引起的贵金属离子变大;

二,催化剂成分之间固向反应,活性相消失;

三,载体变相,比表面积收缩。

对于以上情况,都是属于不可逆反应,无法再生。

7. 现在市面上的催化燃烧设备催化剂有的是蜂窝状的,有的是颗粒状的,应该如何选择?

颗粒催化剂和蜂窝催化剂在填装后的区别包括:空隙率,线速度,床层阻力,气流分布,床层活动性,催化剂安装难易。蜂窝状的催化剂具有很高的比表面积,也就是说这样的形状能够大大地增加与气体接触的面积,从而提高反应效率。

但是在处理某些含尘率高的气体,如喷漆废气、漆包线废气等,遇到堵孔的情况,此时使用蜂窝状的催化剂就不合适了,建议使用颗粒状的以避免堵孔情况发生。

当然,催化剂大面积烧结也会引起催化剂性能衰退,净化效率降低等问题,大家可以根据您的具体问题为您提供一套预处理的解决方案。

8. 催化反应床需要注意什么问题?

A.在催化反应床中,催化剂的填装要紧密,同时要考虑材料的热胀冷缩,以免产生气体短路;

B.保证有机废气的浓度在爆炸极限(<8000mg/m3)的安全范围之内,且保证有机废气的含氧量大于5%;

C.避免通入含有重金属,硫,磷,氯,氟,树脂和高沸点聚合物等使催化剂中毒的物质;

D.催化剂在使用前应用小风量催化剂预热至300度以上,再通入废气,并且把催化剂的使用温度控制在320-450之间,已达到最佳使用效果。

9. 设备选型的程序是什么?

第一步:是要确定废气收集以后的风量,VOC的浓度,成分以及温度。

第二部:是要使用催化剂对于气体进行实验室测试,对于VOC浓度过大或者过小给予相对应的方案。

10. 在选择RTO设备的时候需要注意的问题有哪些?

要了解处理的气体种类,风量,设备成本和运行成本。尽量选择有资质的企业来设计废气处理方案,在设计的时候要充分考虑效仿,防爆等安全因素。

如果RTO设备安装或使用不当,会有爆炸的风险。有以下几个案例:

a)某企业 RTO 排放口爆炸原因,主要是有机废气排放浓度短时间内超高(超过了设计上限),导致燃烧室内温度急骤上升、尾气温度超高,在联锁切断有机废气进气后从旁路直接排空,因直接排空管线与尾气放空管为同一管线,高温尾气与高浓度有机废气直接混合,导致放空尾气管发生爆炸,同时由于废气进气管线未装阻火器,爆炸回火导致进气管线内着火。

b)某企业发生火灾的原因主要RTO 运行在正压状态下,导致切入废气时,燃烧室内高温气体回流引起PVC 管道(阻燃,着火温度为256℃左右)着火燃烧,进废气管线未安装阻火器,导致火势往上游漫延。

c) 某企业重油储罐着火原因生产装置废气与储罐废气管线汇合后进RTO,在RTO 引风机故障情况下,生产装置高浓度气体倒窜进入重油储罐,高速气体产生静电导致储罐内气体着火。

11. RCO与生物废气处理方法的区别是什么?

生物废气方法的原理是利用微生物的生长代谢,将废气直接降解称为水,CO2,其他无机盐,并且提供可供微生物生长的能量。

现在的生物治理方法的主要特点是设备和运营成本低,对于含硫、含氮的气体,特别是臭气处理效果好。

但是对于废气的类型和废气的浓度有一定要求。例如,生物法对于水溶性较好的废气具有良好的处理效果,但是对于有生物毒性的就会造成微生物中毒死亡;

另外,生物方法的对于气体不具备广谱性,当气体种类或者浓度发生变化的时候,生物方法的处理效率会大大降低。

所以RCO与生物法最大的几点不同在于RCO适用于处理中高浓度的工业废气,而生物方法适合处理低浓度废气;RCO的处理方法具有广谱性,对于不含硫、磷、砷、卤素灯化合物的有机废气的处理效果都非常好,而生物治理方法具有特定性,对于气体的浓度和种类变化都非常敏感。

13. RCO的运行成本如何控制?

RCO设备起燃的时候需要用电或者用气加热,但是一旦达到反应温度,在有机废气浓度在2000ppm左右时,废气开始反应释放的热量基本上完全可以支撑反应所需的温度,无需继续加热,因此与直接燃烧法相比大大降低了运营成本,而且不会产生氮氧化物等其他有污染的气体。

当有机废气浓度较低时,如200ppm-1000ppm时,可采用吸附浓缩-催化燃烧联用处理有机废气,这样能够降低能耗,节省运营成本。同时,在催化燃烧技术中,催化剂约占投入成本的10%-15%,是RCO技术的重要组成部分和考虑因素。

现在的市面上普遍使用的贵金属催化剂的原料资源十分稀缺、价格非常昂贵,所以极大的限制了其广泛的应用。

14.VOCs催化剂在催化燃烧系统中的作用与影响

通常VOCs的自燃烧温度较高,通过催化剂的活化,可降低VOCs燃烧的活化能,从而降低起燃温度,减少能耗,节约成本。

另外:一般(无催化剂存在)的燃烧温度都会在600℃以上,这样的燃烧会产生氮氧化物,就是常说的NOx,这也是要严格控制的污染物。催化燃烧是没有明火的燃烧,一般低于350℃,不会有NOx生成,因此更为安全和环保。

15.废气预处理可延长催化剂和催化燃烧设备的寿命原因分析

废气可能含有一些对催化剂有害成分,如果已知有这样的化学物质存在,则要对废气做预处理,否则这些有害成分会对催化剂的寿命产生很大影响。

废气应经过预处理(除尘除油除湿)再通入催化仓。灰尘、积碳及高沸粘性物附着于催化剂表面,覆盖催化剂活性位点,会导致催化剂催化作用,因此,应尽量避免灰尘及高沸粘性物的引入。

较高湿度环境中,水蒸气和油雾漆雾在高温下容易与催化剂发生作用,造成催化剂烧结失活,因此应尽量减少水蒸气和油雾漆雾进入催化剂床层。

16.催化剂中毒说明

某些化学物质会使催化剂中毒,例如含磷,硫,铅,汞,砷及卤素等的有机或无机物对催化剂的破坏作用很强,将导致催化剂的永久性失活,无法恢复活性。

17.影响催化剂寿命的因素

催化剂的使用请严格遵照催化剂的使用工况说明。影响催化剂寿命的因素有:废气的预处理状况即废气的洁净度,催化仓的温度,卤素和催化剂的毒物,以及催化燃烧设备的操作规程等。

18.催化剂的主要性能指标

在空速较高,温度较低的条件下,有机废气的燃烧反应转化率接近100%,表明该催化剂的活性较高[9]。催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3个阶段,有一定的使用限期,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。使用期的长短与最佳活性结构的稳定性有关,而稳定性取决于耐热、抗毒的能力。对催化燃烧所用催化剂则要求具有较高的耐热和抗毒的性能。有机废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行,这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定,因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。催化燃烧工艺的操作空速较大,气流对催化剂的冲击力较强,同时由于床层温度会升降,造成热胀冷缩,易使催化剂载体破裂,因而催化剂要具有较大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。

以上就是小编整理的关于催化燃烧设备催化剂的常见先容,催化剂直接影响着设备处理效果,大家在选择使用过程中也一定要按照要求进行使用。


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