含Cl及N元素VOCs对催化剂的影响

目前催化燃烧有机废气净化治理工艺,卤化物VOC对催化剂存在两个问题:

(1)产生HCl、Cl2、CO和光气等副产物。Cl2、CO和光气产生的主要原因是VOC分子中包含的Cl原子数目多于H原子数目,难完全转化为HCl;又由于2HCl+1/2O2 →Cl2+H2O+55kJ是放热反应,随着产物的冷却,又促使HCl氧化生成Cl2

(2)贵金属催化剂在催化氧化VOC过程中易失活,这主要是卤素与活性组分发生了作用。Cl-对Pd、Pt催化剂起抑制作用,而且Pd、Pt的分散度越高,Cl-的抑制作用越强,这是由于Cl-改变了Pd、Pt表面的稳定性,在低温下(130~230 ℃)与Pd、Pt易形成氯化物而造成催化剂中毒。

cl.jpg

含N有机化合物(如DMF、NMP)因其起燃温度高而难以催化燃烧,催化室温度不足600℃时DMF、NMP分子不能破坏生成二氧化、水、氮氧化物,产生的后果为2种,一是被催化剂吸附覆盖活性位将引起催化剂中毒,二是被催化剂吸附后又脱附被流体带走部分催化剂的金属活性组分(因DMF、NMP同时又是良好的金属萃取剂)。催化剂因局部温度过高(超过600℃)时DMF、NMP等含N有机化合物将被催化燃烧,生成的氮氧化物浓度较高时将呈黄烟状,氮氧化物因其比重比空气重,当冷却沉积在催化室内易与催化剂活性组分生成硝酸盐而造成催化剂中毒。

有机废气治理中所使用的氧化催化剂主要是贵金属(Pt、Pd)催化剂。贵金属催化剂具有起燃温度低、活性高的优点,但是当废气中含有S、N、Cl等的杂原子有机物时容易中毒而失活,故当固化炉温度过高、溶剂中含Cl、N元素均对催化剂寿命影响很大,Cl、N浓度较低时催化剂活性将呈逐渐衰减现象,当Cl、N相对浓度较高时,催化剂一开机即发生中毒现象,寿命不超过1周。


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