第07章_催化法净化气态污染物

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1、第七章催化法净化气态污染物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气体催化净化催化转化：是指含有污染物的气体通过催化床层发生催化反应，使其中的污染物转化为无害或易于处理与回收利用的物质的净化方法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该法与其他净化法的区别在于，化学反应发生在气流与催化剂接触过程中，反应物和产物无需与主气流分离，因此避免了其他方法可能产生的二次污染，使操作过程大为简化。另一特点是对不同浓度的污染物均有较高的去除率。一、催化作用和催化剂1。催化作用能加速化学反应趋向平衡而在反应前后其化学

2、组成和数量不发生变化的物质叫催化剂（或称触媒），催化剂使反应加速的作用称为催化作用。由于催化剂参加了反应，改变了反应的历程，降低了反应总的活化能，使反应速度加大，提高反应速率，但催化剂的数量和结构在反应前后并没有发生变化。两者的关系用阿累尼乌斯方程表示：式中：K——反应速度常数；A——频率因子，单位与K相同。E——活化能，kj/mol；R——气体常数，8.314J/(mol.K)T——绝对温度，K.气体催化净化由上式可见，反应速度是随活化能的降低而呈指数增长。催化作用具有两个基本特性：（1）对任意可逆反应，催化作用既能加快正反应速度，也能加快逆反应速度，而不改变该反应的化学平衡。（2）

3、特定的催化剂只能催化特定的反应，即催化剂的催化性能具有选择性。2.催化剂凡能加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质——称为催化剂特点：能降低该反应的活化能，使反应进行得比均想时更快，但它并不影响化学反应的平衡。（1）催化剂的组成活性组分（主体）+助催化剂+载体表净化气态污染物所用的几种催化剂的组成能单独对化学反应起催化作用，可作为催化剂单独使用。本身无活性，但具有提高活性组分活性的作用。其承载活性组分的作用，是催化剂具有合适形状与粒度从而增加表面积、增大催化活性、节约活性组分用量，并有传热、稀释和增强机械强度作用。（2）催化剂的性能衡量催化剂催化性能的指标主要有活性、选

4、择性和稳定性。①催化剂的活性和失活在工业上，催化剂的活性常用单位体积(或质量)催化剂在一定条件(温度、压力、空速和反应物浓度)下，单位时间内所得的产品量来表示。m－产品质量mR－催化剂质量t－反应时间催化剂使用一段时间后，由于各种物质及热的作用，催化剂的组成及结构渐起变化，导致活性下降及催化性能劣化，这种现象称为催化剂的失活。发生失活的原因主要有沾污、熔结、热失活与中毒。催化剂的性能②催化剂的选择性催化剂的选择性是指当化学反应在热力学上有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用的特性。它用B表示，即活性与选择性是催化剂本身最基本的性能指标，是选择和控制反应参数

5、的基本依据。二者均可度量催化剂加速化学反应速度的效果，但反映问题的角度不同，活性指催化剂对提高产品产量的作用，而选择性则表示催化剂对提高原料利用率的作用。催化剂的选择性选择性---对于某一化学反应在理论上有几个方向时，催化剂只对其中一个方向其加速作用，称为催化剂的选择性例如：催化剂的性能③稳定性包含：热稳定性、机械稳定性和化学稳定性表示方法：寿命影响使用寿命的因素：老化、中毒老化活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等中毒对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb影响稳定性的因素1）老化催化剂在正常工作条件下逐渐失去活性的过程，一般温度越高，老化速度越快2）中毒微量外

6、来物质的存在使得催化剂的活性和选择性大大降低，外来物质称为催化剂毒物暂时性中毒---用水蒸气吹洗再生中毒永久性中毒---活性中心被破坏，无法修复老化的本质---活性组分1）含尘气流的冲刷作用，使得催化剂表面磨损，活性组分流失2）局部温度过热，使得催化剂多孔结构被熔毁烧结；低熔点的活性组分流失3）内部杂质向表面迁移，阻碍活性组分与反应物的接触4）在冷热交替的作用下机械粉碎5）积炭中毒的本质？引起催化剂中毒的化学本质是由于活性组分对毒物有更强的亲和力1）暂时性中毒，亲和力较弱，通过水蒸气就可以将毒物驱离催化剂表面，使其恢复活性2）永久性中毒，亲和力强，无法将毒物驱离催化剂再生再生是指催化剂

7、在使用一段时间之后由于催化剂的暂时性中毒或者老化，使催化剂失去了活性或者活性降低了，我们需要经过一系列的工艺处理来恢复活性，这就是再生，比如烧焦、水蒸汽及溶剂冲洗等。催化剂寿命寿命---催化剂投入运行后，到中毒和老化失去活性需要更换的时间理论上，寿命是无限的实际上，由于受外界条件的影响，其表面和内部结构发生变化，从而失去活性催化剂的制备1.基本原料的选择2.杂质的去处3.提纯后的物质通过反应转变为化合物，化合物为颗粒或者薄膜状，沉积在多孔性载体