催化燃燒設(shè)備中VOCs催化劑失活原因分析

VOCs催化劑在使用的失活問(wèn)題是催化燃燒設(shè)備的一個(gè)非常重要的問(wèn)題，不但關(guān)系到VOCs的處理效果，而且關(guān)系到運(yùn)行成本。

1. 催化燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷

催化床是催化燃燒設(shè)備的關(guān)鍵單元，從催化劑的角度，不但要求催化床中的催化劑數(shù)量滿足設(shè)計(jì)要求，而且要求在設(shè)備運(yùn)行中通過(guò)催化床的每一個(gè)部位（局部）的流速和溫度的相同，這樣才能保證每一塊催化劑的空速和溫度是一致的。如果催化床中流速和溫度不一致，使得溫度低、流速快的局部催化劑負(fù)荷過(guò)大，使用壽命大大縮短，然而導(dǎo)致VOCs凈化效果的下降。因此做到催化床氣流分布和溫度分布的均勻是保證高凈化效率和長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵。可見(jiàn)氣流分配和溫度均一化是催化劑反應(yīng)床設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

2.催化劑表面結(jié)炭

在實(shí)驗(yàn)室中通常采用模型反應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)催化劑性能，如甲苯、乙酸乙酯、丙酮等等，也可以采用混合溶劑來(lái)測(cè)試催化劑的性能，一般很難觀察到表面積炭。然而在實(shí)際使用中，VOCs的組分非常復(fù)雜，有大分子的，小分子的，有高沸點(diǎn)的，低沸點(diǎn)，揮發(fā)性有機(jī)物的性質(zhì)差別很大。還含有少量的漆霧、粉塵等物質(zhì)。特別是漆霧和高沸點(diǎn)有機(jī)物的存在，使得在催化劑表面形成結(jié)炭，結(jié)果使得催化劑活性的下降。因此在催化劑設(shè)計(jì)中，要添加阻止催化劑表面結(jié)炭的元素，以提高催化的使用壽命。對(duì)于高漆霧的有機(jī)廢氣，在催化床前段應(yīng)增加除漆霧設(shè)備。

3. VOCs廢氣中的粉塵

如果VOCs廢氣中含有較多粉塵，由于通過(guò)催化劑的氣流速度快，一方面粉塵摩擦催化劑表面導(dǎo)致催化劑表面活性物質(zhì)的流失，另一方面也有可能沉積在催化劑表面。這兩個(gè)因素均會(huì)導(dǎo)致催化劑活性下降。因此對(duì)于高粉塵有機(jī)廢氣，前段應(yīng)增加除塵設(shè)備。

4.  VOCs廢氣中的SOx和NOx

很多涂裝線是采用天然氣燃燒加熱，天然氣燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生少量的SOx和NOx。實(shí)踐證明少量的SOx和NOx對(duì)催化劑性能是沒(méi)有影響的，可以放心使用。通常所說(shuō)的S對(duì)貴金屬催化劑有影響，我認(rèn)為是有機(jī)硫。實(shí)際上貴金屬是SO2氧化生成SO3的工業(yè)催化劑，也是NO氧化成NO2的催化劑，因此不存在SOx和NOx的中毒。

5.Pb、As、P、F等物質(zhì)的中毒

含Pb等重金屬物質(zhì)，容易與貴金屬形成合金，導(dǎo)致催化劑中毒，As、P、F等物質(zhì)也容易導(dǎo)致貴金屬催化劑中毒，在使用過(guò)程要特別注意。

6.  催化劑高溫?zé)Y(jié)

催化劑反應(yīng)溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致催化劑表面活性組分的燒結(jié)（粒子變大），催化劑比表面下降、過(guò)渡金屬氧化物之間的固相反應(yīng)，及其相變的發(fā)生，這些均為導(dǎo)致催化劑活性的下降，因此在使用過(guò)程應(yīng)避免催化劑的高溫沖擊。相比之下，貴金屬催化劑的熱穩(wěn)定性較高，而稀土-過(guò)渡金屬氧化物催化劑的熱穩(wěn)定性較低。催化劑最高使用溫度與催化劑性能有關(guān)。

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