催化劑存儲壽命的因素
高效節能燃燒催化劑
目前為止,人類大多使用火焰燃燒,但科學研究表明,傳統火焰燃燒法熱效低,污染重,制約了我國經濟的發展。從根本上解決火焰燃燒的低效和高排放的途徑是催化燃燒。
本研究在稀土儲氧材料,耐高溫高比表面材料和天然氣燃燒催化劑取得進展的基礎上,設計出了能使天然氣徹底燃燒整體式催化劑。以堇青石蜂窩陶瓷為基體,催化劑涂層則由高性能稀土儲氧材料、活性組分及助劑構成。結果表明,催化劑經由高溫老化后仍保持高活性,說明催化劑具有良好的穩定性。
本催化劑主要包括四大特點:
1.改變了燃燒反應的能量釋放方式,能量完全以紅外輻射方式釋放,使能量得到最充分和最有效的利用。
2.通過降低維持燃燒反應所需要的反應溫度,節省燃燒反應對燃料燃燒能量的消耗。
3.反應物自由基在催化劑表面引發,使反應被控制在表面進行,通過控制燃燒所需能量來確保N2不能與O2發生反應,因此將NOx排放量減至最低。
4.利用特殊陶瓷載體材料和催化劑涂敷技術,高性能稀土儲氧材料,保證燃燒催化劑具有優良的中低溫活性、抗中毒、抗燒結和抗結碳性能。
以此催化劑制備的催化燃燒爐,熱效率為78%,基本實現無污染物排放;比火焰燃燒爐節能20%,高于國家標準,顯示出催化燃燒高效節能和環境友好的雙重優點。還表現出比貴金屬燃燒催化劑更加優良的抗毒、抗水、抗結碳、抗高溫燒結等性能。消除了CO、NOx等廢氣污染,同時消除火焰燃燒熱水器隨使用時間的增加,CO濃度增加造成的安全隱患,是燃燒爐發展的理想狀態。
在效益方面,據國家相關權威部門數據估算:按2012年天然氣消費量來算,可以節約天然氣294.2億立方米為了使過程的經濟效益不低于額定值,必須更換催化劑。引起催化劑效率衰減而縮短其壽命的原因很多,主要有:原料中雜質的毒化作用(見催化劑中毒);高溫時的熱作用使催化劑中活性組分的晶粒增大,從而導致比表面積減少(圖1),或者引起催化劑變質;反應原料中的塵埃或反應過程中生成的碳沉積物覆蓋了催化劑表面黑色顆粒為鎳,絲狀物為碳沉積物);催化劑中的有效成分在反應過程中流失;強烈的熱沖擊或壓力起伏使催化劑顆粒破碎;反應物流體的沖刷使催化劑粉化吹失等。催化劑的壽命不僅決定于制造廠家所提出的正常操作條件范圍內保證使用期,也和用戶實際的作業條件和使用方法有關。在化工生產中,不僅要考慮催化劑的費用,而且要考慮因更換催化劑停工所帶來的損失,對于上述影響壽命的因素甚為繁感的催化劑,還要考慮其使用方法,為此常常需要增加工業裝備的投資,保證免遭意外事故。有些催化劑中毒后可以再生,但多次再生后,出現了不可恢復的變化,致使催化過程的效率低于規定的指標,壽命遂即終止,為國家節約近735.5億元,可減少CO2排放0.517億噸,NOx近27萬噸及其他污染氣體等等。同時,大量推廣使用本產品不僅能產生巨大的效益,更能推動基體蜂窩陶瓷行業及相關行業的發展。
引起催化劑效率衰減而縮短其壽命的原因很多,主要有:原料中雜質的毒化作用(又叫催化劑中毒);高溫時的熱作用使催化劑中活性組分的晶粒增大,從而導致比表面積減少,或者引起催化劑變質;反應原料中的塵埃或反應過程
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