催化燃烧设备中催化剂活性组分的分类和解释

催化燃烧设备中催化剂活性组分的分类和解释

 

催化燃烧设备中的催化燃烧是典型的气固催化反应，其本质是活性氧氧化。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子在表面富集，提高反应速率，加快反应速度。在催化剂的帮助下，废气可以在低起燃温度下进行无焰燃烧，并被氧化分解为CO2和H2O，同时可以释放出***量的热能。

 

催化燃烧设备***点:起燃温度低，节能。与直接燃烧相比，废气催化燃烧具有起燃温度低、能耗低的明显***点。在某些情况下，在达到起燃温度后，不需要外部加热。

 

催化燃烧设备催化剂的主要性能指标:在空速高、温度低的条件下，废气燃烧反应转化率接近100%，表明该催化剂具有较高的活性。催化剂的活性可分为诱导活化、稳定化、老化和失活三个阶段，其中一些阶段的使用寿命有限，工业实用催化剂的使用寿命一般在2年以上。使用寿命的长短与较***的活性结构的稳定性有关，稳定性取决于耐热和抗毒的能力。催化燃烧设备要求催化燃烧中使用的催化剂具有高耐热性和耐毒性。废气的催化燃烧一般不在严格的操作条件下进行，因为废气的浓度、流量和成分往往不稳定，所以要求催化剂对操作条件有广泛的适应性。催化燃烧过程操作空速高，气流对催化剂的冲击***。同时，由于床温会有升有降，会造成热胀冷缩，容易使催化剂载体破裂。因此，催化剂应具有较***的机械强度和******的耐热膨胀性和耐寒收缩性。

 

目前，催化剂的种类相当多，根据活性成分***致可以分为三类:

 

1.双氧化物催化剂

 

2.贵金属催化剂

 

铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化具有较高的催化活性，且使用寿命长、适用范围广、易于回收，是常用的废气燃烧催化剂。比如***内早期采用的Pt-Al2O3催化剂就属于这类催化剂。然而，由于其资源丰富、价格昂贵、抗毒性差，人们一直在努力寻找替代品或尽量减少其用量。

 

3.过渡金属氢化物催化剂

 

作为一种替代贵金属的催化剂，采用了强氧化性的过渡金属氧化物，对甲烷、一氧化碳等烃类具有较高的活性，同时降低了催化剂的成本，如MnOx、CoOx、CuOx等。***连理工***学研制的含二氧化锰催化剂，可在130℃和13000h-1的空速下汽化甲醇，也可汽化乙醛、丙酮和苯。

 

一般认为，由于结构或电子调制的相互作用，催化燃烧设备中的复合氧化物比相应的单一氧化物具有更高的活性。主要有以下两类:

 

一、钙钛矿型复合氧化物

 

在一定条件下，稀土和过渡金属氧化物可以形成通式为ABO3的钙钛矿型复合氧化物，其活性明显***于相应的单一氧化物。一般A是四面体结构，B是八面体结构，所以A和B形成交替的三维结构，容易置换产生性格缺陷，即催化活性中心，表面晶格氧提供高度活性的氧化中心，从而实现氧化反应。有几种常见的类型，如BaCuO2和LaMnO3。(2)尖晶石型复合氧化物

 

作为复合氧化物的重要结构类型，以AB2X4为代表。尖晶石也具有***异的氧化催化活性。例如，一氧化碳催化燃烧的燃点在低温(约80℃)下下降，碳氢化合物的氧化可以在低温下实现。其中，对活性CuMn2O4尖晶石进行了研究，***别是对芳烃。比如燃烧甲苯只需要260℃，实现低温催化燃烧，具有***殊的现实意义。

 

二、催化剂的负载方式催化剂活性组分可以通过以下方式沉积在载体上；在缠绕或压制的金属载体上进行电沉积；沉积在粒状陶瓷材料上；沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。