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                                                                             催化劑的劣化和中毒
a.熱年齡與過熱燒結(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高,以致溫升過高,也會加速這種鈍化過程,使催化劑壽命縮短為一年左右。另外,如發(fā)生過熱燒結(jié),則可導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100℃,宜控制在700℃或更低一些的溫度下操作運行以氧化鋁為載體的催化劑,在高溫下運行會加快劣化。Pt-AlO3在750~800℃下,短
時間即劣化;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機顆粒物或冷凝的有機物所遮蓋,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
有害氣體中的化學成分與催化劑的活性成分有時會形成化合物或合金,而使催化劑中毒。這些化學成分主要有P、Bi、As、Sb、Hg(強毒性)Sn、Zn、Pb(低毒性)。它們在高溫下與Cu、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,工藝過程中不能采用磷化方法處理金屬表面,也不宜采用含鉛、鋅的涂料進行底潹噴涂,并應(yīng)避免采用鑊鋅薄鋼板風道和在其上插裝易破裂的水銀溫度計。
硫及鹵素化合物可導致暫時性中毒,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,即會生成硫化物;含噻吩及氯丁烷時,會生成硫、鹵素化合物。由于SO2中毒而使轉(zhuǎn)化率下降的狀況,見圖10-9。
對于化學性中毒,低濃度時提高預(yù)熱溫度即可解決;高濃度時,則會完全劣化,必須更換。
催化劑劣化與轉(zhuǎn)化率下降關(guān)系,見圖10-10。