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15个一问一答,让你彻底牢记VOCs催化剂需要注意的常见问题有哪些?

时间:2017-12-11 09:38点击:

15个一问一答,让你彻底牢记VOCs催化剂需要注意的常见问题有哪些?

由于国家对污染管控的越来越严格,对VOCs净化监管也越来越规范。作为处理VOCs的主要
技术-催化燃烧的应用日趋普及。因此,生产和使用催化燃烧技术、浓缩催化燃烧技术、
蓄热催化燃烧技术的企业也如雨后春笋。
很多环保设备公司和终端用户对催化燃烧技术并
不了解,甚至很多催化剂生产公司,也不
完全了解。



为此,我们总结VOCs催化剂常见问题,如下:

1.  什么是VOCs?

答:百度上的解释是:在我国,VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机
物,是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物, 或
在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。

VOCs中的s是英文里的复数,有很多种VOC的意思。

2.  VOCs的危害?

答:VOCs也是参与大气光化学反应主要物质,生成PM2.5和臭氧,是导致空气质量下降
的主要物质。对人体的影响包括损害神经、肺、肾脏、血液、 肝脏及新陈代谢。

3.  什么是催化剂?

答:根据国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)1981年的定义:催化剂是一种改变反
应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。催化剂能够加快化学反应速率和改变
化学反应途径。催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。

4.  触媒与催化剂?

答:在日文中“触媒”是催化剂的意思,早期我们借用了日文的汉字“触媒”。现在我
们采用了催化剂新名字,在日本和中国台湾依然使用“触媒”。目前在商业上“触媒”
和“催化剂”使用的比较混乱,如光触媒,光催化,合成氨催化的铁触媒和铁催化剂。
按照标准的用法,应该用催化剂而非“触媒”。

5.  直接燃烧与催化燃烧的区别?

答:直接燃烧(热力燃烧)就是把气体温度提高到自身可燃烧的温度,一般需要850℃
类似于垃圾焚烧。催化燃烧就是在催化剂的帮助下,使VOCs的燃烧温度降低,反应可以
在320℃左右发生。详见下图。

6.  有不需要加热的催化剂吗?

答:经常碰到有人问,在不加热的情况下,能不能催化VOCs。根据我了解,目前只有氢
气,一氧化碳、甲醛的氧化反应能在室温条件下进行。其他VOCs的催化燃烧都需要温度。

7.  催化剂的空速和接触时间

答: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),即h-1。空速反映了催化剂的处理能力。

对于VOCs催化剂给出的是体积
空速,体积空速=原料体积流量(Nm3·h-1)/催化剂体积(m3)。

催化剂的接触时间是反应气体在催化剂床层中停留的时间,即反应时间。接触时间(s)
=3600/空速。

8.  VOCs催化剂的起燃温度

答:催化剂的VOCs的起燃温度,是实验室对催化剂活性的描述。起燃温度,英文是light
-offtemperature,这个目前也尚未统一,有的只有机物转化率达到50%的温度。对于VOCs
,我认为以转化率温度99%的最低温度来比较催化剂活性更加科学。

9.  如果VOCs浓度下降,是否可相应减少催化剂?

答:曾经有人问,如果4000mg/m3的VOCs,设计装催化剂500L,那么如果400mg/m3的VOCs
是否只有装50L催化剂就可以了。回答这个问题比较复杂,只能说如果400mg/m3的VOCs依然
需要500L催化剂。

10.  催化剂床层高度对催化剂有影响吗?

答:催化剂床层需要一个合理高度,一般为300mm。太高和太低会影响催化效果。

11.  蜂窝催化剂如果上下直接填装会堵塞孔道吗?

答:到目前为止,还没有听说这种情况发生。

12.  催化剂的中毒物质是什么?

答:树脂、高沸点聚合物、焦油、重金属(Hg、Pb、Sn、Zn),有机磷,磷化物,有机硅,
及含氟有机物等物质。不过催化剂抗中毒性能与催化剂性能有关。

13.  含Cl和含S的有机物会能用催化燃烧技术吗?

答:取决于催化剂性能,不过处理后的尾气需二次处理HCl、SOx等物质。

14.  催化剂的热稳定性

答:由于催化燃烧是强放热反应,当VOCs浓度较高时,催化剂床层升温明显,因此要求催化
剂有比较高的热稳定性。实验室是测试高温焙烧催化剂的活性与新鲜催化剂活性的下降幅度
来表征催化剂的热稳定性的。

15.  催化剂中贵金属与催化活性

答:(1)贵金属Pd的存在形式对催化剂性能的影响:

一氧化碳和甲烷氧化活性的比较研究,对于CO氧化的活性位为PdO,进入二氧化铈晶格形成
固溶体的PdO活性很低;然而,对于甲烷氧化的活性刚刚相反,进入二氧化铈晶格形成固溶
体的PdO具有很高的甲烷氧化。可见Pd存在形式对催化剂氧化活性影响很大。
(2)助催化剂和载体的影响:

氧化铝负载贵金属Pd催化剂的Pd含量都是1%,但是添加Nb后催化剂的苯氧化活性和稳定性明
显提高,说明助催化剂对催化剂性能有较多的影响。 

相同贵金属Pd含量的催化剂,Pd-N/CeO2催化剂的甲苯氧化活性高于Pd-N/Al2O3催化剂。而
相同的贵金属Pd含量的Pd-N/CeO2催化剂的甲苯氧化活性明显高于Pd-C/CeO2,差别在于前者
是硝酸钯,后者为氯化钯。可见同样一个催化剂,由于采用的Pd原料不一样,催化剂活性差别
非常大。

(3)贵金属Au粒子与催化活性的关系:

从图4可以清楚的看出,催化剂的活性与贵金属Au的粒子大小有很大关系,同样的贵金属含量,
由于粒子尺寸的不同,催化剂活性相差可以高达几十倍。 
从上面三个例子的比较可以看出,相同的贵金属含量催化剂的性能有很大差别。除了这些,还
有很多因素影响着催化剂性能,如贵金属的金属态与氧化态的比例,活性组分暴露的晶面,及
其活性组分与载体的相互作用,都会影响催化剂的活性和稳定性。因此,对于VOC催化剂使用
单位,应以选择高性能的催化剂放在首位。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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