如何避免催化燃燒處理有機廢氣中催化劑中毒？

處理有機廢氣的方法有吸收、吸附、冷凝、生物 降解 、直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒等 ，如何選用取決于有機污染物的性質、濃度、凈化要求和經濟性等因素。

催化燃燒法處理可燃廢氣廣泛用于石油化工、農藥、化學試劑、印刷、油漆噴涂、電線加工等工廠和 汽車尾氣處理，廢氣組分包括烷烴、芳烴、烯烴和碳氫氧化合物等。

本文對蜂窩狀Pt、Pd、Ce多組分催化劑上乙醇、環己烷和苯的氧化性能及水蒸氣對催化劑活性的影響，探討了如何防止由硫化氫和甲硫醇引起的催化 劑 中毒 。

乙醇、環 己烷和苯的催化燃燒性能

烷烴、芳烴和碳氫氧化臺物常見于各種工業有機廢氣 中，本試驗分別考察了乙醇、環己烷和苯在所選用的催化劑上的轉化率與反應器E1溫度的關系，比較了這3種有機物氧化的難易程度。

反應器入口溫度的影響 用3種分別含乙醇、環己烷和苯的氣體，在空速均為40000h、有機物體積分數均為500×10的條件下，考察反應器入口溫度對有機物轉化率的影響，試驗結果見圖l。，有機化合物轉化率與反應器入口溫度 關系曲線呈“s”形；入口溫度低于某一溫度．轉化率接近于零 {隨入 口溫度提 高，轉化率上升，當入 VI 溫度高于某溫度時，轉化率接~1oo％。上述溫度范 圍的數值，因物質而異。

在本試驗條件下，乙醇、苯和環己烷在反應器入口溫度分別約高于175℃、200℃和250'C時，轉化率均達到95%以上 。比較圖1中 3種 有 機物 的 轉 化率 ，可以看出易于氧化的次序為乙醇>苯>環己烷 。但分析反應器出口廢氣的組成后發現，在乙醇催化燃燒尾氣中含有 氧化的中間產物乙醛和乙酸，而在苯和環 己烷的燃燒尾氣中，沒有發現中間產物。圖1畫出了乙醇的完全氧化率曲線。對比3種有機物的完全氧化率曲線可見，在反應器入口度低于230℃時，易于完全氧化的次序為苯>環己烷>乙醇

水蒸氣對催化劑活性的影響

采用催化燃燒法處理有機廢氣，廢氣 中的水蒸 氣有可能競爭吸附在催化劑表面的活性 位上，降低 催化劑對有機化合物氧化的活性 為此 ，我們研究了 廢氣中水蒸氣的含量對環己烷催化燃燒去除率的影響，試驗結果見圖2

圖2顯示，反應器入口溫度為220℃時，隨著廢 中水蒸氣體積分數從1增大到50，環己烷轉化率由94降低到35 ，這說明水蒸氣顯著影響催化劑活性；將反應器溫度提高到250℃時，水蒸氣體 積分數從1％增大到5o ，環己烷轉化率僅由95%降低到90%，這說明提高反應器入口度有利于消除水蒸氣的影響。此外．降低空速也可以部分消除水蒸氣的影響，如在反應器入口溫度250℃、水蒸氣體積分數20%、環己烷體積分數440×10-6、空速60000h 的條件下，環己烷轉化率為76%；如果將空速降低到40000h一．其他條件不變，環己烷轉化率可提高到8l%。

催化劑的硫化氫 、甲硫醇中毒

眾所周知，采用Pt／Al2O3系列催化燃燒催化劑．在高溫下使用會導致催化劑燒結失活；廢氣中含有某些金屬及其化合物會造成催化劑永久性中毒；廢氣中含有鹵素，鹵化物及硫化物會使催化劑暫時性中毒。而在許多石油化工有機廢氣中，硫化物是常見的組分如煉油廠污水場隔油池廢氣、堿渣儲罐排放廢氣，氧化瀝青尾氣中均含有有機或無機硫化物。因此．防止催化劑的硫化物中毒十分必要。提高反應溫度是常用的防范措施，此外還有使用預脫硫劑等，本文著重介紹后者。

由日本JICA提供的片狀FS脫硫劑是一種高溫脫硫劑，可與催化燃燒催化劑同床安裝。為評價其脫硫性能，將反應器中的催化燃燒催化劑取出，裝入FS脫硫劑 ，在空速15000h、溫度分別為250℃和300℃的條件下試驗，評價FS脫硫劑脫除硫化氫的能力。

表1說明，無論是在250℃，還是在300℃，無論是在硫化氫體積分數50×10-6左右，還是在100×10-6左右，FS脫硫劑均表現出很好的脫硫能力，硫化氫去除率高達95 %以上，而對苯的去除率很低。

此外，從反應器出口氣體中SO2體積分數與入口氣體中H2S體積分數的比較來看，FS脫硫劑可能具有氧化和吸附雙重功能，而吸附就有飽和問題。因此，我們進一步考察了較長時間連續運轉條件下FS脫硫劑的性能。試驗中，反應器下裝填FS脫硫劑，上部裝填TC79—2H催化燃燒催化劑，氣體自下而上通過反應器，對FS脫硫劑的空速為l5000h．對TC79—2H催化燃燒催化劑的空速為40000h-1。試驗結果見表2。在試驗初期，反應器入口溫度為250℃，H2S去除率為100%，苯的去除率也為100%。運轉8h后，FS脫硫劑脫硫率下降，出口H2S體積分數上升到約3×10～，而苯的去除率降至零。這表明，在反應器入口溫度為250℃時，微量H2S就會使催化燃燒催化劑中毒。

隨后，將反應器入口溫度提高到300℃．繼續運行至100多小時?？梢钥闯?，反應器出口H2S體積分數始終為零，苯的去除率保持在98%以上。這說明，提高反應器溫度，脫硫劑可以在較長時間保持很高的H2S去除率，能防止H2S使 催化燃燒 催化劑中毒。由表2可見，出口氣體中SO2的體積分數在10×10-6左右。從苯的去除效果來看，SO2基本不影響催化燃燒催化劑的活性。

結論

(1) 蜂窩狀Pt、Pd、Ce多組分催化劑，對乙醇、環己烷、苯的氧化具有較高的催化活性。在反應器入口溫度低于230℃時，上述物質易于完全氧化的次序為苯>環己烷>乙醇

(2) 廢氣中含有的大量水蒸氣會降低催化劑對有機物的催化氧化活性，但隨著反應器入口溫度升高，水蒸氣的影響減弱。當反應器入口溫度為250℃ 時，水蒸氣體積分數由1%增大到50%，環己烷氧化率僅由95%降低到90%，影響已很小。

(3) FS脫硫劑對H2S、甲硫醇具有較好的脫除能力。將FS脫硫劑裝填在催化劑床層前，在較高溫度下，可消除H2S導致的催化燃燒催化劑中毒現象。在反應器入口溫度300℃的條件下，FS脫硫劑和 TC79—2H催化燃燒催化劑復合床層可較長時間連續運行，并保持很高的H2S和苯的去除率。