VOCs催化剂原理、应用及常见问题

来源:https://www.sohu.com/a/284134379_100126609    日期:2022-1-14    浏览次数415

 特别申明:本新闻内容由第三方提供,只作为行业技术探讨,我方不对新闻内容承担任何责任。

VOCs催化剂原理、应用及常见问题  

催化燃烧技术作为最新的 VOCs处理工艺之一,因为其净化率高,燃烧温度低(一般低于350℃),燃烧没有明火,不会有NOx等二次污染物的生成,安全节能环保等特点,近些年市场应用有了长足的发展。作为催化燃烧系统的关键技术环节,催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要。

1、催化燃烧的反应原理

催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。

2、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760℃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。

3、什么是空速?影响空速的因素有哪些

在VOCs催化燃烧系统中,反应空速通常指体积空速(GHSV),体现出催化剂的处理能力;

反应空速是指规定的条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量,单位为m3/(m3催化剂•h),可简化为h-1.例如产品标注空速10000 h-1:代表每立方催化剂每小时能处理10000 m3废气。

空速体现出催化剂的VOCs处理能力,因此和催化剂的性能息息相关,新景环境推出铂钯双载催化剂,其空速能达到30000-40000h-1。

4、贵金属负载量与空速的关系。贵金属含量是越高越好吗?

贵金属催化剂的性能与贵金属的含量、颗粒大小和分散度相关。理想状态下,贵金属高度分散,此时的贵金属以极小的颗粒(几个纳米)存在于载体上,贵金属得到最大程度的利用,此时催化剂的处理能力与贵金属含量成正相关。

然而当贵金属含量高到一定程度后,金属颗粒容易聚集长大成为较大的颗粒,贵金属与VOCs的接触面反倒下降,大部分贵金属被包在内部,此时增加贵金属含量反而不利于催化剂活性的提高。

5、气体燃烧后,气体体积膨胀对空速的影响

稳定运行状态下,气体体积膨胀对空速影响不大,因为一般而言VOCs含量不高,仅仅这部分气体的膨胀,体积流量的增加很少。

PS:设备设计前,应充分考虑到催化炉内的温升及气体膨胀,设计合理的装填量。

6、纳米级催化剂or非纳米催化剂?

纳米催化剂是指催化剂的有效成分(比如贵金属)以纳米的尺度分散在载体上,催化剂的有效成分尽可能多地暴露在气体中,使两者的接触机会大大增加,这样的催化剂一般性能更为优越。

目前VOCs催化剂原子&分子粒径都在纳米级别;所谓的纳米催化剂只是一种噱头。

7、起燃温度和完全转化温度的定义,以及与废气浓度的关系

起燃温度:净化率达到50%所需要的温度;(催化燃烧有机废气净化规范)。

完全转换温度:净化率>98%所需要的温度;

催化燃烧一经点起燃将在很短时间内达到高温,而废气的浓度达到一定程度后,其反应放热可实现自热催化反应。

8、催化剂的堆码方式

催化剂的使用量应严格按照空速设计(厂家出厂空速都应留有余地,例如建议空速15000 h-1,出厂检验应高于建议空速20%以上,并做老化实验,老化后仍旧高于建议空速-新景)。

至于堆放方式,目前没有理论依据,根据工程经验,在压降允许的范围内,催化剂摆放层数尽量不要少于4层(100*100*50mm)。 孔道与气体流向一致,保持一定孔道长度,各段催化块应错开摆放,四边与反应器炉壁接触部位应采用钢骨架折边或采用耐高温材料密封防止废气漏通。

均流均温是实现催化剂最大利用效率的关键。

9、废气预处理可延长催化剂和催化燃烧设备的寿命

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)再通入催化床层,否则灰尘、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,会导致催化剂降低甚至失去催化活性,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,水蒸气会抢占催化剂的活性点位,造成催化剂处理效率下降,因此应尽量减少水蒸气进入催化剂床层(但不会影响催化剂的寿命)。

10、催化燃烧系统废气浓度控制的重要性

合适的废气浓度可以保证催化燃烧系统安全高效的处理废气,同时有利于延长设备和催化剂的使用寿命。

浓度过低:大量的能量用于加热空气,能耗高,反应放热不足以维持系统的自热燃烧,这种工况建议对废气进行浓缩。

浓度过高:燃爆风险;温升过高,燃烧温度过高(长时间高于600度),对设备和催化剂都有伤害,这种工况建议加新风稀释废气至爆炸下限以下。(不同气体浓度使用范围可联系新景环境专业技术人员)。

11、催化燃烧设备启动和停车注意事项

系统启动前,使用新鲜空气预热催化剂,建议预热至280度以上。再开启脱附阀门;

系统停车前,先切断废气,继续加热催化剂并通入新鲜空气,保温0.5小时,再切断电源。

12、催化剂中毒说明

某些化学物质会使催化剂中毒,例如含磷,铅,汞,砷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。卤素及少量的硫也会造成催化剂的活性下降甚至中毒失活,但通过特殊工艺处理,可以恢复一定的活性。

针对含卤素气体,我司开发了专门抗卤素催化剂。

13、催化剂积碳的处理

大分子,高沸点有机废气,因为废弃中含氧量不足,会因为不完全燃烧造成催化剂表面积碳,积碳会覆盖催化剂的表面活性点位。

对于大分子高沸点废气,应提高催化床工作温度。对已经有积碳的催化剂,可将催化剂在新鲜空气中,加热至500℃,保持2-4小时,可除去或部分除去积碳。

14、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,催化床的温度,卤素和催化剂的毒物,以及催化燃烧设备的操作规程等。

 

镇江市思泰智能装备技术有限公司

地址:丹阳市齐梁路19 号丹阳科技创业园B 座

电话:0511-86868366

邮箱:sales@suzhoucidi.com