气态污染物控制技术-催化

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1、第七章气态污染物控制技术基础(3)气体催化净化催化作用和催化剂气固催化反应动力学气－固相催化反应器的设计概述：1、催化转化法：依靠催化剂的催化用作，使气态污染物进行某些化学反应而去除污染物的净化方法。①将污染物直接转化为无害物质②将污染物转化为易被除去的物质或更易回收的物质，如：②适合进行氧化——还原反应的污染物去除2、特点：①净化效率高，投资高，运行费用高。结果：第四节气体催化净化应用工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化催化剂是由多种物质组成复杂体系，有

2、的只是一种物质，其中固体催化剂应用最广，由主活性物质，助催化剂，载体组成。催化剂和催化作用一、催化剂及其组成1、催化剂定义（固体多见）能加快化学反应速度，而本身的化学性质在化学反应前后保持不变的物质称之为催化剂。2、催化剂的组成①主活性物质：能加快反应速度的物质。可作为催化剂单独使用。催化剂的核心。②助催化剂：本身没有活性，但它的存在可提高或增大主活性物质的催化剂性能。加放少量的作用：提高活性组分的分散度。使催化剂具有较大的表面积。改善催化剂的性能(活性、选择性)，增加催化剂的机械强度，耐磨性，硬度，热稳定性。

3、③载体：承载主活性物质和助催化剂的物质③应为颗粒状或成型体的惰性物质。载体满足的条件：①多孔的具有较大的比表面积；②具有足够的机械强度，耐热、导热性好；颗粒：柱形，球形，片状，条形，粒形成型体：镍铬片网屉Pt/AL2O3陶瓷棒嵌砖蜂窝陶瓷体常用的材料有硅澡土、硅胶、活性炭、分子筛及某些金属氧化物。催化净化工艺段间冷却的四层催化床第二级催化床预除尘和水分填充床吸收塔填充床吸收塔来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气水含有约为初始进气SO2浓度3%的尾气含有约为初始进气SO2浓度0.3%的尾气水单级吸收工艺二级吸收

4、工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应：420～550℃催化净化工艺催化剂：Pt(Pd,过渡金属，稀土)/Al2O3等VOCs的催化氧化催化净化工艺NOxNH3filterCombustorMixerReactorNOx的选择性催化还原（SCR）催化净化工艺车用催化转化器气体催化净化催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率（阿累尼乌斯方程）显著特征对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡选择性多相催化剂：反应物与催化剂为不同相，触媒。均相催化剂：反应物与催化剂为同相催化作用及其特征1、催化作用：催化剂在

5、化学反应中所起的作用称催化作用由反应物与催化剂的相态分为2、催化作用的特征：由于催化剂的加入，形成了中间产物，使反应的途径发生了变化，降低了反应所需的活化能2、催化作用的特征：(1)只能加快化学反应速度，缩短平衡所需时间，但平衡不发生移动。(2)具有特殊的选择性化学本质：非催化条件加入催化剂活化能小同一催化剂对不同的反应，其活性不同CH4CH3OH选择性：相同的反应物，不同的催化剂，产物不同不反应①单位体积(质量)催化剂在一定条件下，单位时间内所得到的产品数量。二、催化剂的性能：(1)活性：催化剂的活性是平衡量

6、催化剂催化效能大小的标准活性的表示方法——活性kg/h·g—催化剂质量(g)W—产品质量—反应时间h反应物反应了的量mol通过床层的总反应物的量mol工业催化剂的活性，常把产品的产量换算为转化率100%②实验室中用比活性—比表面积—比活性(2)催化剂的选择性对某一特定反应起作用—不起作用(3)催化剂的稳定性催化剂在化学反应过程中保持活性的能力，衡量催化剂的稳定性常用催化剂的寿命来表示：影响催化剂寿命因素催化剂的老化催化剂中毒①催化剂的老化：在正常工作条件下逐渐失去活性的过程因素：低熔点活性组分的流失，内部杂质向

7、表面的迁移，冷热交替作用造成的机械性粉碎等因素，结焦。防止老化：在正常的活性温度范围内，防止结焦。②催化剂中毒：反应物料中少量的杂质使催化剂活性迅速下降的现象。永久性中毒：和毒性物质的亲和能力较强，不可恢复活性。暂时性中毒：和毒性物质的亲和能力较弱，可恢复活性中毒的化学本质：活性组分与毒性物质具有较强的亲和能力。防止催化剂中毒的方法a．选择抗毒性好的催化剂b．对气体进行精制，除去毒物，改变流程设计如要除去等气固催化反应动力学反应过程(1)反应物从气流主体-催化剂外表面(2)进一步向催化剂的微孔内扩散(3)反应物

8、在催化剂的表面上被吸附(4)吸附的反应物转为为生成物(5)生成物从催化剂表面脱附下来(6)脱附生成物从微孔向外表面扩散(7)生成物从外表面扩散到气流主体(1),(7)：外扩散；(2),(6)内扩散(3),(4),(5)：动力学过程主气流微孔固相催化剂粒子示意图催化剂反应动力学催化剂中的浓度分布催化剂反应动力学催化剂反应动力学反应速度取决于带^反应(最慢反应)，其它都达到平衡例：A＋BR