(1)催化（huà）劑定義 催化劑是一種能提高化學反應速率，控製（zhì）反應方向，在反應前後（hòu）本身的化學性質不發生改（gǎi）變的物質。 (2)催化作用機理 催化作用的機理是一個很複雜的問題，這裏僅做簡介。在一個（gè）化學反應過程中，催化劑的加入並不能改變原有的化學平衡，所改變的僅是化學反應的速度，而在反應前後，催化劑本身的性質並不（bú）發生變化。那麽，催化劑是怎樣加速了反（fǎn）應速度呢了既然反（fǎn）應（yīng）前後催化劑不發生變化，那麽催化劑到（dào）底參加了（le）反應沒有?實際上（shàng），催化劑本身參加了反應，正是由於它（tā）的參加，使（shǐ）反應改變了原有的途徑（jìng），使反應的（de）活化能降低，從（cóng）而加速了反應速度。例如反應A+B→C是通過中間活性結合物(AB)過渡而成的，即： A+B→[AB]→C 其反應速度較慢。當加入（rù）催化劑K後（hòu），反應從一條很（hěn）容易進行（háng）的途徑實現： A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K 中間不再需要[AB]向C的（de）過渡，從而（ér）加快了（le）反應速度，而催化劑（jì）並未改變性質（zhì）。 (3)催化燃燒的工藝組（zǔ）成 不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。 但（dàn）不論采取哪種工藝流程，都由如下工藝單元組成。 ①廢氣預處理 為了避（bì）免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進（jìn）行預處理（lǐ），以除去廢氣中（zhōng）的粉塵、液滴及催化劑的毒（dú）物。 ②預熱裝置 預（yù）熱裝置包括廢氣預熱裝置（zhì）和催化劑燃燒器預（yù）熱裝置。因為（wéi）催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃（rán）溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行（háng）催化燃燒，因此（cǐ），必須設（shè）置預熱裝置。但對於排出的廢氣本身溫度（dù）就較高的場合，如漆包線、緣材料、烤漆等烘幹排氣，溫度可達300℃以上，則不必設置預熱裝置。預熱裝置加熱後的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用（yòng）煙道（dào）氣或（huò）電加熱，目（mù）前采用電加熱較多。當催化（huà）反應開始後，可盡量以回收的反應熱（rè）來預熱廢氣。在反應熱較（jiào）大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節約（yuē）能源。 預熱廢（fèi）氣的熱源溫度一般都超過（guò）催化（huà）劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與（yǔ）催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分（fèn）布均勻。 從需要預熱這一點出發，催化燃燒法比較適用於連續排（pái）氣的淨化，若間歇排氣，不僅每次預熱（rè）需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的（de）能源浪費，在設計和選擇時應（yīng）注意這一點。 ③催化燃燒裝置 一般（bān）采用固定床催化反應器（qì）。反應器的設計按規範進行，應便於操作，維修方便，便（biàn）於（yú）裝卸催化劑。在（zài）進行催化燃燒的工藝（yì）設計時，應根據具體情況，對於處理氣量較大的（de）場合，設計成分建式流程，即（jí）預熱器、反應器立裝設，其（qí）間用（yòng）管道連接。對於處理（lǐ）氣量小的場合，可采用催化焚燒（shāo）爐(見圖16－13)，把預熱與反應組合在一起，但（dàn）要注意預熱段與反應段間的距離（lí）。 催（cuī）化焚燒爐的構造 在有機物廢氣的催化燃燒中，所要（yào）處理（lǐ）的有機物廢（fèi）氣在高溫（wēn）下與空氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一（yī）方（fāng）麵必（bì）須控製有機（jī）物（wù）與空氣的（de）混合比，使之在爆炸下限；另（lìng）一方麵（miàn），催化（huà）燃燒係統（tǒng）應設（shè）監測報警裝（zhuāng）置和有防爆措施。 催化燃燒用（yòng）催化劑 由於（yú）有機物催化（huà）燃燒的催化劑分為貴金屬(以鉑、鈀為主)和賤金屬催化劑。貴金屬為活性組（zǔ）分的催化劑分為全金屬催化劑和以氧（yǎng）化鋁為載體的催化劑。全金屬催化劑是（shì）以鎳或鎳鉻合（hé）金為載體，將載體做成（chéng）帶、片、丸、絲等形狀，采（cǎi）用化學鍍或電鍍的方法，將鉑、鈀等貴金屬沉積其上，然後做成便於裝（zhuāng）卸的催化劑構件。由氧化鋁作載（zǎi）體的貴金屬（shǔ）催化劑，一般是以陶瓷結構作（zuò）為（wéi）支架，在（zài）陶瓷結構上（shàng）塗覆一層僅有0．13mm的α-氧化鋁薄層，而活性組分鉑、鈀就以微晶狀態沉積或分散在多孔的氧化鋁（lǚ）薄層中。 但由於貴金屬催化劑價格昂貴（guì），資源少，多年來人們特別注重新型的、價格較為便宜的催化劑的開發研究，我國是世（shì）界（jiè）上稀（xī）土資（zī）源比較多（duō）的，我國的（de）科技工作者研究開發了不少（shǎo）稀土（tǔ）催化劑，有些性能也較好。 催化劑中毒與（yǔ）老化 在催化劑使用過程中，由於體係中（zhōng）存在（zài）少量雜質，可使催化劑的活性和選擇性減小或者消（xiāo）失，這種現象叫催化劑中（zhōng）毒。這些能使催化劑中毒的（de）物（wù）質稱之為催化劑毒物，這些毒物在反應過程中或強吸附在活性（xìng）中心上，或與活性中心起化學作用而變為別的物質，使活性中心失活。 毒物通常是反應原料中帶來的（de）雜質，或者是（shì）催化劑本（běn）身的某些雜質，另外（wài），反應產物或（huò）副產物本身也（yě）可能對催化劑毒化，一般所指的是硫化（huà）物如H2S、硫氧化碳、RSH等及含氧化合物如H2O、CO2、O2以（yǐ）及含磷、砷、鹵素（sù）化合物、重金屬化合物等。 毒物不（bú）單單是對催化劑來說的，而且還針對這個催化劑所催化的反應（yīng），也就是說，對某一催化劑，隻有聯係到它所催化的反應時，才能清（qīng）楚什麽物質是毒物。即使同一種催化（huà）劑，一（yī）種物質可（kě）能毒化某一反應而（ér）不影響另一反應。 按毒物與催化劑表麵作用的程度可分為暫時（shí）性中毒和永久性中毒。暫時性中毒亦稱可逆中毒，催（cuī）化（huà）劑表麵所吸附（fù）的毒物可用解吸的辦法驅逐，使催化劑恢複活性，然而這種可再生性（xìng）一般也不能使催化劑恢複到中毒前的水平。性中毒稱不可逆中（zhōng）毒，這時，毒物與催化劑活性中心生成了結合力很強的物質，不能用一般方法將它去除或根本無法去除。 催（cuī）化劑（jì）的老化主要是由於熱穩（wěn）定性與機械穩定性決定的，例如低（dī）熔點活性組分的流失或升華，會大大降低催化劑的（de）活性。催化劑的工作（zuò）溫度對催化劑的老化影響很大，溫度選（xuǎn）擇和控製不好，會使催化劑半熔或（huò）燒結，從而導致催化劑（jì）表（biǎo）麵積的下降而降低活性（xìng）。另（lìng）外（wài），內部雜質向表麵的（de）遷移，冷熱應力交替（tì）所造成的機械性粉末被氣流帶走。所有這些，都會加速催化劑的老化，而其中比較主（zhǔ）要的是溫度的影響，工作溫度越高，老化速度越快（kuài）。因此，在催化劑的活性溫度範圍內選（xuǎn）擇（zé）合適的反應溫度將有助於延長催化劑的壽（shòu）命。但是，過低的反應溫度也是不可取（qǔ）的（de），會降低反應速率。為了提（tí）高催化劑（jì）的熱穩定性，常常選擇合適的（de）耐高溫的載體來提高活性組分的分散度，可防止（zhǐ）其顆粒變大而燒結，例（lì）如以純銅作催（cuī）化（huà）劑時，在200℃即失去活性，但如果采用共沉（chén）積法將Cu載於Cr2O3載體上，就能在（zài）較高的溫度下保持其活性。
電話谘詢
關注微信
返回頂部
