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                                                                             催化劑的劣化和中毒
a.熱年齡與過(guò)熱燒結(jié)
熱年齡主要指催化劑微孔結(jié)構(gòu)的改變和活性外層的剝蝕、消耗及蒸發(fā)。這是一種在正常操作條件下緩慢鈍化的過(guò)程。一般催化劑壽命可維持3~5年,但如果預(yù)熱燃燒器火焰直接觸及催化劑床層,或有害氣體中可燃組分濃度過(guò)高,以致溫升過(guò)高,也會(huì)加速這種鈍化過(guò)程,使催化劑壽命縮短為一年左右。另外,如發(fā)生過(guò)熱燒結(jié),則可導(dǎo)致催化劑活性突然下降,甚至完全喪失活性。因此,一般全金屬催化劑的最高耐熱溫度不應(yīng)超過(guò)100℃,宜控制在700℃或更低一些的溫度下操作運(yùn)行以氧化鋁為載體的催化劑,在高溫下運(yùn)行會(huì)加快劣化。Pt-AlO3在750~800℃下,短
時(shí)間即劣化;在680~700℃下為一年;<590℃下為3~5年壽命。
b.蓋與污塞
蓋與污塞主要是催化劑表面被無(wú)機(jī)顆粒物或冷凝的有機(jī)物所遮蓋,以致阻礙了有害氣體與催化劑表面的接觸。如涂裝排風(fēng)中往往含有漆霧、塵埃、焦油和高分子、熱分解物,般應(yīng)采取過(guò)濾、洗滌、冷凝或提高預(yù)熱溫度將其燒掉等預(yù)處理方法。如粘上了有機(jī)可燃物,則可將預(yù)熱溫度逐步升高到550~600℃,經(jīng)2~3h,即可燒掉。對(duì)于氧化鐵塵則可用草酸浸洗,再水洗、干燥。
c.引起催化劑中毒的物質(zhì)及解決途徑
有害氣體中的化學(xué)成分與催化劑的活性成分有時(shí)會(huì)形成化合物或合金,而使催化劑中毒。這些化學(xué)成分主要有P、Bi、As、Sb、Hg(強(qiáng)毒性)Sn、Zn、Pb(低毒性)。它們?cè)诟邷叵屡cCu、Fe及Pt形成合金。在600℃以下,多數(shù)是金屬氧化物蓋催化劑表面成為劣化的主要形態(tài)。
Sn、Zn、Pb在540℃以下毒性弱,溫度增高,則毒性增大。因此,采用催化燃燒凈化處理有害氣體時(shí),工藝過(guò)程中不能采用磷化方法處理金屬表面,也不宜采用含鉛、鋅的涂料進(jìn)行底潹噴涂,并應(yīng)避免采用鑊鋅薄鋼板風(fēng)道和在其上插裝易破裂的水銀溫度計(jì)。
硫及鹵素化合物可導(dǎo)致暫時(shí)性中毒,去除后即可恢復(fù)活性。在用催化燃燒處理含硫醇有害氣體時(shí),即會(huì)生成硫化物;含噻吩及氯丁烷時(shí),會(huì)生成硫、鹵素化合物。由于SO2中毒而使轉(zhuǎn)化率下降的狀況,見(jiàn)圖10-9。
對(duì)于化學(xué)性中毒,低濃度時(shí)提高預(yù)熱溫度即可解決;高濃度時(shí),則會(huì)完全劣化,必須更換。
催化劑劣化與轉(zhuǎn)化率下降關(guān)系,見(jiàn)圖10-10。