vocs催化燃燒治理技術(shù)進展ppt-文庫吧
2025-01-03 12:07 本頁面
【正文】 制少； （ 4）無火焰燃燒，安全性好。 缺點 ： 催化劑成本較高，有一定的壽命。 催化燃燒技術(shù)已成為 VOCs控制 的主流技術(shù) 關(guān)鍵問題：如何提高催化劑的活性和穩(wěn)定性，提高催化劑適用性，以及降低催化劑成本 燃燒催化劑技術(shù)進展 催化劑扮演了很神奇的角色。有機反應(yīng)的速率往往很慢，有時候幾年都無法反應(yīng)完全，但加入催化劑后，可以在幾分鐘甚至幾秒內(nèi)完成。 固態(tài)催化劑： Pt、 Pd、 Ru等貴金屬能促使烴類及其衍生物的氧化 氣態(tài)催化劑：加入 NO能促使 SO2轉(zhuǎn)化為 SO3（制硫酸） 液態(tài)催化劑：無機酸能促使淀粉水解為糖 降低活化能，加快反應(yīng)速率 催化劑的組成 載體 活性物種 助劑 燃燒催化劑制備技術(shù)發(fā)展 ? 催化劑形狀 顆粒型 蜂窩陶瓷型 金屬絲網(wǎng)型 顆粒催化劑制備技術(shù) 載體（如 Al2O ZrO2 CeO TiO2) 活性物種（ Pd、 Pt CuO、 MnO） 催化劑粉體 圓球型 條狀型 圓柱型 環(huán)型 采用浸漬法、沉積－沉淀法、氣相沉積法等制備技術(shù) 采用擠壓成型、蒸汽造粒、模具成型等技術(shù) 制備技術(shù)較為成熟！ 顆粒催化劑的應(yīng)用 ΔP Q 顆粒為最早應(yīng)用的催化劑形狀，催化劑前體一般均是粉末形狀，后經(jīng)成型成為不同形狀的顆粒。 顆粒催化劑最主要的問題是：壓降大（ ΔP大）造成裝置能耗過大，氣流量小。其次機械強度小?，F(xiàn)在只應(yīng)用于小流量廢氣處理的小裝置中，其用量占燃燒催化劑的 10％。 蜂窩陶瓷催化劑制備技術(shù) 混合 高領(lǐng)土 （粘土 ） 蜂窩模子 氧化鋁 滑石粉 快速焙燒 rAl2O3凝膠 、 ZSM MCM41 蜂窩陶瓷載體 涂層制備 焙燒成有涂層 的蜂窩結(jié)構(gòu) 金屬硝酸鹽等或 活性物質(zhì)懸浮液 浸漬 焙燒成催化劑 載體成型 涂層 活性物種負載 蜂窩陶瓷整體催化劑特點 優(yōu)點 ?低床層壓降 ?高通量 ?停留時間一致 ?制備較為簡單 ?高熱穩(wěn)定性 ?長壽命 低的傳質(zhì)系數(shù) 低的熱傳導(dǎo)性 體積較大 缺陷 工業(yè)最常見的催化劑構(gòu)型 蜂窩陶瓷整體催化劑應(yīng)用 汽車 尾氣 SCR脫硝 VOCs H2O/CO2 催化燃燒 20世紀 50年代蜂窩陶瓷催化材料開始在汽車尾氣治理中使用。 20世紀 80年代末，開始在電廠煙氣 SCR脫硝中使用。 20世紀 90年代，催化燃燒裝置普遍采用蜂窩陶瓷催化劑，其用量占燃燒催化 劑總量的 80％。 21世紀初，蜂窩陶瓷催化劑在工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用，其性能得到進一步改善 金屬構(gòu)件整體催化劑 高通量低壓降 高熱傳導(dǎo)性 結(jié)構(gòu)可調(diào)變性 高機械強度 表面均一性 高熱穩(wěn)定性 傳質(zhì)效果明顯增加 最早的金屬絲網(wǎng)催化劑為用在氨氧化上是 Pt網(wǎng)催化劑，現(xiàn)在則較多地應(yīng)用在高級汽車尾氣處理上，近年日本已有燃燒催化劑應(yīng)用的報道，是今后燃燒催化劑的發(fā)展趨勢 。 金屬構(gòu)件整體催化劑制備技術(shù) 外購金屬 表面處理 表面涂覆金屬 氧化物薄層 化學(xué)氣相沉積 （ CVD) 溶膠－凝膠法 熱處理 電鍍和 氧極氧化法 電泳沉積法 熱噴涂和 激光沉積法 活性物種負載 熱處理 關(guān)鍵問題：解決活性物種和光滑金屬表面粘結(jié)強度 FeCrAl合金為基材 隨著焙燒溫度升高，表面生成大量 Al2O3晶須，可以作為基材的涂層，從而使活性物種和基材的粘結(jié)強度提高，此技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在汽車尾氣催化劑上 溫 度 泡沫鋁為基材 經(jīng)表面氧化，生成 Al2O3，再負載活性物種。 由于鋁的熔點較低（小于 600度），因此泡沫鋁在燃燒催化劑上應(yīng)用只適合于低溫氧化系統(tǒng)。 2022年有研究論文報道，還沒有相關(guān)的實際應(yīng)用報道 不銹鋼絲網(wǎng)為基材 不銹鋼具有耐高溫、抗氧化、抗酸堿腐蝕的特性，而且其機械強度高，可應(yīng)用在惡劣氧化環(huán)境中，是理想的金屬構(gòu)件催化劑載體。 現(xiàn)今，重點要解決不銹鋼表面活性物種高強度負載的問題 不銹鋼絲網(wǎng)表面處理 利用電泳沉積技術(shù)在表面粘附鋁粉 鋁粉在表面高溫熔融，形成包覆層后再氧化生成 Al2O3層 用浸漬法在表面負載催化劑活性物種 金屬絲網(wǎng)催化劑組裝 平行放置組裝 波紋狀組裝 2022年韓國報道了電泳沉積法制備不銹鋼絲網(wǎng)催化劑及其催化燃燒中應(yīng)用，不銹鋼絲網(wǎng)催化劑是目前燃燒催化劑最主要的研究方向。 燃燒催化劑活性組分的發(fā)展狀況 Pt Au Pd 鈣鈦礦稀土復(fù)合金屬氧化物 過渡金屬氧化物 貴金屬催化劑為最早實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的燃燒催化劑，其主要特點為活性高。一直到現(xiàn)在還是國際上的研究熱點。 金屬氧化物催化劑主要特點是成本低，相對性能更加穩(wěn)定，抗毒性強。 90年代末已有工業(yè)應(yīng)用報道，但由于活性和貴金屬比較有一定的差距，還沒有得到更廣泛的應(yīng)用。也是目前國內(nèi)外研究的熱點。 貴金屬燃燒催化劑發(fā)展狀況 目標催化劑：在室溫、高濕度下，即可把有機物完全燃燒，可以直接應(yīng)用在室內(nèi)、廁所內(nèi) VOCs的去除 Pd催化劑是最成熟、工業(yè)應(yīng)用最廣泛的燃燒催化劑，目前市場上 80～ 90％的產(chǎn)品均為 Pd催化劑。 Pt被稱為萬能催化劑，在催化燃燒反應(yīng)中， Pt一般與 Pd混合使用，制備得到 PdPt催化劑也具有高活性。 Au一直被人們認為是最惰性的金屬，但從 1994年開始，Haruta等人發(fā)現(xiàn) Au/Fe2O3對 CO氧化具有杰出的低溫氧化性能，在零下 70度可以把 CO氧化成 CO2， Au便成為目前國際上最熱門的氧化催化劑。現(xiàn)今已有 Au在 VOCs凈化和乙烯氧化方面的報道，但 Au催化劑活性不穩(wěn)定，目前還沒有工業(yè)應(yīng)用實例。 貴金屬催化劑應(yīng)用情況 過渡金屬氧化物催化劑 CuMnO、 V2O CeMnO等氧化物是報道最多的過渡金屬氧化物燃燒催化劑，主要特點為：成本低、制備簡單、針對一些特殊污染物有較高活性。目前已有較成熟的 Cu
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