催化法净化气态污染物

1、第七章第七章 气态污染物控制技术基础气态污染物控制技术基础l催化法净化气态污染物催化法净化气态污染物催化原理与催化剂气固催化反应动力学SO2催化氧化动力学方程气固相催化反应器的设计第三节第三节 催化法净化气态污染物催化法净化气态污染物l含污染物气体通过催化剂表面发生催化反应，含污染物气体通过催化剂表面发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理与回收利用的使污染物转化为无害或易于处理与回收利用的物质物质l应用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净化工艺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

2、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工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应：420550223SO1/2OSOVanadium 3224SOH OH SO催化净化工艺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催化净化工艺NOxNH3 filter Combustor MixerReactorNOx的选择性催化还原（的选择性催化还原（SCR）32228NH6NO7N12H O3224NH6NO5N6H O催化剂20030

3、0：Pt (Pd,Fe,Cu,Mn)/Al2O3(TiO2,V2O5)32228NH6NO7N12H O3224NH6NO5N6H O催化剂200300：Pt (Pd,Fe,Cu,Mn)/Al2O3(TiO2,V2O5)催化净化工艺催化净化工艺l车用催化转化器车用催化转化器一、催化原理与催化剂一、催化原理与催化剂l1、催化原理、催化原理l催化作用催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率 （阿伦尼乌斯方程）l 显著特征显著特征对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡，只能缩短到达平衡的时间选择性exp()EKART催化剂催化剂l加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后加速化学反应，而本身的化学

4、组成在反应前后保持不变的物质保持不变的物质l组成组成活性组分 助催化剂 载体催化剂的性能催化剂的性能l（1）活性）活性l（）选择性（）选择性RWAtW100B 反应所得目的产物摩尔数通过催化剂床层后反应了的反应物摩尔数100B 反应所得目的产物摩尔数通过催化剂床层后反应了的反应物摩尔数催化剂的性能催化剂的性能l（3）稳定性）稳定性热稳定性、机械稳定性和化学稳定性表示方法：寿命老化l活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等中毒l对大多数催化剂，毒物：对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb催化剂的结构特性催化剂的结构特性l比表面积：直

5、接影响催化剂活性的高低；比表面积：直接影响催化剂活性的高低；l孔结构：直接影响催化剂的表面积、寿命、机孔结构：直接影响催化剂的表面积、寿命、机械强度等性能，理想的孔隙率在械强度等性能，理想的孔隙率在0.40.6之间之间l形状：网状、蜂窝状、片状、颗粒状等。形状：网状、蜂窝状、片状、颗粒状等。气固催化反应动力学气固催化反应动力学l反应过程反应过程(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)反应物在催化剂的表面上被吸附(4)吸附的反应物转为产物(5)产物脱附离开催化剂表面(6)产物从微孔向外表面扩散(7)产物从外表面进入气相主体(1),(7)：外扩散；：外扩散；(2

6、),(6)内扩散内扩散 (3),(4),(5)：动力学过程：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反应动力学l催化剂中反催化剂中反应物的浓度应物的浓度分布分布气固催化反应的控制步骤气固催化反应的控制步骤l气固催化反应主要包括外扩散、内扩散和表面气固催化反应主要包括外扩散、内扩散和表面化学反应三个过程，气固催化反应速率受这一化学反应三个过程，气固催化反应速率受这一个过程速率的影响。速率最慢者，决定整个过个过程速率的影响。速率最慢者，决定整个过程的总反应速率，称这一步为控制步骤。程的总反应速率，称这一步为控制步骤。固定床反应器固定床反应器l最主要的气固相催化反应器最主要的气

7、固相催化反应器优点: l流体接近于平推流，返混小，反应速度较快流体接近于平推流，返混小，反应速度较快l固定床中催化剂不易磨损，可长期使用固定床中催化剂不易磨损，可长期使用l停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率缺点:l传热差传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点热效应大的反应，传热和温控是难点)l催化剂更换需停产进行催化剂更换需停产进行固定床反应器固定床反应器l单层绝热反应器单层绝热反应器结构简单，造价低廉，气流阻力小内部温度分布不均用于化学反应热效应小的场合固定床反应器固定床反应器l多段绝热反应器多段绝热反应器相邻两段之间