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催化燃烧设备的催化剂种类与失活防范

2020-07-21 08:28:59

 

催化剂种类

用于催化燃烧设备中的燃烧型催化剂的种类比较多,按活性成分大体可分为贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和复氧化物催化剂3大类。

1、贵金属催化剂

Pt、Pd、Ru等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用寿命长、适用范围广、易于回收,因而是最常用的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其价格昂贵、耐中毒性差,因此,人们一直在努力寻找替代品,尽量减少其用量。

2、过渡金属氧化物催化剂

作为贵金属催化剂的取代品,氧化性较强的过渡金属氧化物对CH4等烃类和CO的氧化都具有较高的催化活性,同时成本较低,常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在适当条件下能CH3OH蒸汽,对C2H4O,C3H6O,C6H6蒸汽的处理也有作用。

3、复氧化物催化剂

一般认为,复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用,其催化活性比相应的单一氧化物要高。复氧化物催化剂主要有以下两大类。

(1)钙钛矿型复氧化物

稀土与过渡金属氧化物在条件下可以形成具有钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。A为四面体型结构,B为八面体形结构;A和B形成交替立体结构,易于取代而产生晶格缺陷,即催化活J陛中心位,表面晶格氧提供高活性的氧化中心,从而实现氧化反应。常见的该类型催化剂有BaCuO2、LaMnO3等。

(2)尖晶石型复氧化物

尖晶石型是复氧化物的一种重要结构类型,通式为AB2O4,具有优良的氧化催化活性。

如对CO的催化燃烧起燃点约为80℃,对烃类亦可在低温区实现氧化;研究最为活跃的CuMn2O4、尖晶石对芳烃燃烧的催化活性尤为好,使C7H8燃烧只需260℃,实现了低温催化燃烧。尖晶石型复氧化物具有的低温催化燃烧特性具有特别现实的意义。

4、催化剂载体及负载方式

VOCs净化催化剂的载体主要有两类:一类是球状或片状;另一类是整体式多孔蜂窝状。

催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上:
①电沉积在缠绕或压制的金属载体上;
②沉积在颗粒状陶瓷材料上;
③沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。金属载体的优点是导热性能好、,缺点是比表面积较小。颗粒状载体的优点是比表面积大,缺点是压降大以及因载体间相互摩擦造成的活性组分磨耗损失。蜂窝陶瓷载体是比较理想的载体型式,具有很高的比表面,压力降较片状、粒状、柱状载体低,耐热冲击能力强。

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