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1、龙源期刊网http://www.qikan.com.cn气态污染物催化净化起燃特性的模型建立与分析作者：张毅王伟唐秋萍朱伟姜茹来源：《科技创新导报》2011年第17期 摘要:为了研究催化剂催化燃烧处理气态污染物在实际使用中的工作性能,本文建立了用于模拟废气(CO、C3H6)催化剂的转化率、温度特性的数学模型,并考察了不同空速的情况下催化剂催化效率的变化规律。 关键词:气态污染物催化剂模拟 中图分类号:X506文献标识码:A文章编号:1674-098X(20
2、11)06(b)-0154-03 Researchoncatalyticcombustionofindustrialwastegasinmonolithiccatalystconverter Abstract:Thepresentpaperstudiesthelight-offprocessofmonolithiccatalystconverter,andamathematicalmodelisputforward,whichincludestherelationshi
3、pbetweencatalystconversionefficiencyandinlettemperature. KeyWords:industrialwastegas;catalyst;simulation 气态污染物主要有碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物和碳氢化合物等,它们是比烟尘飘移性更强,毒性更大的污染物质,例如碳氢不仅污染环境,而且还可能诱发光化学烟雾形成二次污染。目前在处理各种有毒有害气体中,催化燃烧是一种行之有效的措施[1～2]。催化剂在催化净化气态污染物时,
4、起燃温度是重要的评价因子;针对目前国内催化净化气态污染物处在对催化剂整体性能研究上[3],本文提出一种数学模型对催化剂催化过程中的起燃特性进行了相关的实验研究。提出贵金属催化剂催化燃烧技术,通过CO、C3H6在催化过程中的转化率来考察催化剂的活性、起燃特性[4～5]等。 1催化燃烧的特点 催化燃烧就是把废气预热到起燃温度时在催化剂的作用下,进行氧化分解反应。整套净化装置的核心是催化剂,它的好坏直接影响着净化效果。本实验使用贵金属催化剂,起燃温度比较低,从而在较低的温度条
5、件下CO、C3H6都具有了较高的转化率。 本实验催化燃烧的流程图:如图1。龙源期刊网http://www.qikan.com.cn 2催化剂温度特性的理论分析 催化剂温度特性以催化转化率与入口气流温度之间的关系来表示。当入口温度达到一定温度时,催化剂才能起作用,随着温度的增加,转化率逐渐上升,温度高于某数值后,转换率趋于稳定不再上升。通常将转化率达到50%时所对应的温度称为起燃温度Ｔ50％,以此温度来表示催化剂正常工作所需温度的高低。 在本实
6、验中,针对模拟废气进行了相关的实验。催化剂在催化每一类气体时,都有相应的催化温度特性,由于催化剂温度特性曲线与数学中的sigmoid曲线类似,sigmoid曲线的表达式如下: （1） 式中::实际催化转化率,:催化反应器入口温度,:催化剂起燃点的温度,d:催化过程中温度变化,:未起燃时的催化转化率,:催化剂所能达到的最高转化率,我们利用该模型对试验数据进行了模拟。 3实验部分 3.1实验方法与装置 本文采用的贵金属催化剂是以金属
7、为载体,负载的活性组分主要有Pt、Pd、Rh等;催化剂的直径为45mm,长为50mm。CO进出口的浓度用Quintoxfluegasanalyzer测定,C3H6的进出口浓度由multi-gaspro测定。 3.2CO、C3H6催化燃烧的温度特性分析（如图2、图3） CO、C3H6在催化燃烧过程中发生如下反应: （2） （3） 从图1、2可以看出随着催化剂入口温度的提高,其催化活性是逐步地提高,转化率相应增加;但当温度高于270
8、℃时,催化率趋于稳定不再上升(见图2、3),这种现象是符合S曲线的,模拟结果表明相关系数都在99％以上(见表1、2)。 根据式(1)对试验结果进行模拟,得出当催化剂空速为1.52×105h-1情况下的相关参数:(如表1、表2）龙源期刊网http://www.qikan.com.cn 表中T20％、T50％、T80％分别表示催化剂对相应气体的转化率达到20％、50％、80％时的最低温度。从图1、2中可以看出催化剂在较低的温度下对CO、C3H6具有很高的催化
