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VOCs催化剂失活原因分析
查看:119  发稿日期:2018-9-4 14:50:34
VOCs催化剂在使用的失活问题是催化燃烧设备的一个非常重要的问题,不但关系到VOCs处理效果,而且关系到运行成本。根据本人经验,总结如下:

1.催化燃烧设备设计缺陷

催化床是催化燃烧设备的关键单元,从催化剂的角度,不但要求催化床中的催化剂数量满足设计要求,而且要求在设备运行中通过催化床的每一个部位(局部)的流速和温度的相同,这样才能保证每一块催化剂的空速和温度是一致的。如果催化床中流速和温度不一致,使得温度低、流速快的局部催化剂负荷过大,使用寿命大大缩短,然而导致VOCs净化效果的下降。因此做到催化床气流分布和温度分布的均匀是保证高净化效率和长使用寿命的关键。可见气流分配和温度均一化是催化剂反应床设计的核心技术。

2.催化剂表面结炭

在实验室中通常采用模型反应来评价催化剂性能,如甲苯、乙酸乙酯、丙酮等等,也可以采用混合溶剂来测试催化剂的性能,一般很难观察到表面积炭。然而在实际使用中,VOCs的组分非常复杂,有大分子的,小分子的,有高沸点的,低沸点,挥发性有机物的性质差别很大。还含有少量的漆雾、粉尘等物质。特别是漆雾和高沸点有机物的存在,使得在催化剂表面形成结炭,结果使得催化剂活性的下降。因此在催化剂设计中,要添加阻止催化剂表面结炭的元素,以提高催化的使用寿命。对于高漆雾的有机废气,在催化床前段应增加除漆雾设备。

3.VOCs废气中的粉尘

如果VOCs废气中含有较多粉尘,由于通过催化剂的气流速度快,一方面粉尘摩擦催化剂表面导致催化剂表面活性物质的流失,另一方面也有可能沉积在催化剂表面。这两个因素均会导致催化剂活性下降。因此对于高粉尘有机废气,前段应增加除尘设备。

4.VOCs废气中的SOx和NOx

很多涂装线是采用天然气燃烧加热,天然气燃烧过程会产生少量的SOx和NOx。实践证明少量的SOx和NOx对催化剂性能是没有影响的,可以放心使用。通常所说的S对贵金属催化剂有影响,我认为是有机硫。实际上贵金属是SO2氧化生成SO3的工业催化剂,也是NO氧化成NO2的催化剂,因此不存在SOx和NOx的中毒。

5.Pb、As、P、F等物质的中毒

含Pb等重金属物质,容易与贵金属形成合金,导致催化剂中毒,As、P、F等物质也容易导致贵金属催化剂中毒,在使用过程要特别注意。

6.催化剂高温烧结

催化剂反应温度过高会导致催化剂表面活性组分的烧结(粒子变大),催化剂比表面下降、过渡金属氧化物之间的固相反应,及其相变的发生,这些均为导致催化剂活性的下降,因此在使用过程应避免催化剂的高温冲击。相比之下,贵金属催化剂的热稳定性较高,而稀土-过渡金属氧化物催化剂的热稳定性较低。催化剂最高使用温度与催化剂性能有关。
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