VOCs治理中催化剂常见问题解答

- 2018-01-19 -

  由于国家对污染管控的越来越严格,对VOCs治理净化监管也越来越规范。作为处理VOCs治理的主要技术-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,我总结了VOCs治理中催化剂常见问题,欢迎大家补充更新。

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 oC,类似于垃圾焚烧。催化燃烧就是在催化剂的帮助下,使VOCs治理中的燃烧温度降低,反应可以在320 oC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治理中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:详见2017年11月16日铂锐催化“VOCs催化剂中贵金属含量与催化性能”一文。


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