催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止

2000年第20卷第3期刘忠生9等,催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止

刘忠生9陈玉香9林大泉9李东旭9李花伊

(中国石化集团公司抚顺石油化工研究院9辽宁抚顺113001)

[摘要]研究了在Pt Pd Ce多组分蜂窝状催化剂上乙醇 环己烷和苯的氧化性能及水蒸气对催化剂活性的影响9探讨了如何防止硫化氢和甲硫醇引起的催化剂中毒 [关键词]有机废气S催化燃烧S催化剂中毒S水蒸气S甲硫醇S预脱硫[中图分类号]X783

[文献标识码]A

[文章编号]1006-1878(2000)03-0027-04

大气中污染物达到一定浓度就会对人 动物 植物造成危害9导致金属及其他材料的腐蚀和损坏9并影响气候 我国<大气污染物综合排放标准>(GB16297-1996)中9对废气中的33种有害物质限制排放9其中16种是有机化合物

处理有机废气的方法有吸收 吸附 冷凝 生物降解 直接燃烧 热力燃烧和催化燃烧等9如何选用取决于有机污染物的性质 浓度 净化要求和经济性等因素

催化燃烧法处理可燃废气广泛用于石油化工 农药 化学试剂 印刷 油漆喷涂 电线加工等工厂和汽车尾气处理9废气组分包括烷烃 芳烃 烯烃和碳氢氧化合物等 在石油化工厂的应用实例有丙烯腈吸收塔尾气治理 氧化沥青尾气治理 催化裂化装置再生烟气治理 异丙苯氧化法生产苯酚尾气的治理等 近年来9随着各种多金属催化剂的开发和催化剂保护剂的发展9催化燃烧法正在推广应用到含卤有机物废气和含硫有机物废气的处理上 为了节能 降低燃烧温度 降低NOx排放量9有人对一些传统的废气焚烧装置 燃料直接燃烧装置9也正在进行应用催化燃烧可行性的探讨

我们研究了在蜂窝状Pt Pd Ce多组分催化剂上乙醇 环己烷和苯的氧化性能及水蒸气对催化剂活性的影响9探讨了如何防止由硫化氢和甲硫醇引起的催化剂中毒

2.1

反应器,内径50mm9高200mm

模拟废气,分别用苯 环己烷 乙醇 水 硫化氢 甲硫醇气体与空气混合配制

催化剂,TC79-2~蜂窝状Pt Pd Ce多组分催化剂9由日本国际协力事业团提供9单块高X直径为50mmX50mm9孔分布为200目

样品采集,一般在反应器出口气体温度稳定2h后采样9在大多数情况下9此时采集的样品已趋于稳定9若废气中含有致催化剂中毒的物质9采样时间应适当延后

2

结果与讨论

乙醇 环己烷和苯的催化燃烧性能

烷烃 芳烃和碳氢氧化合物常见于各种工业有

机废气中9本试验分别考察了乙醇 环己烷和苯在所选用的催化剂上的转化率与反应器入口温度的关系9比较了这3种有机物氧化的难易程度

2.1.1反应器入口温度的影响

用3种分别含乙醇 环己烷和苯的气体9在空速均为40000h-1 有机物体积分数均为500X10-6的条件下9考察反应器入口温度对有机物转化率的影响9试验结果见图1

图1显示9有机化合物转化率与反应器入口温度关系曲线呈 形S入口温度低于某一温度9转化S

[收稿日期]1999-05-26

[作者简介]刘忠生(1961-)9男9河北省宁晋县人9抚顺石油化工研究院高级工程师9硕士S曾从事过炼油厂酸 碱渣处理9油田采出水回收利用及高浓度有机废水研究等 目前从事烟气脱硫和有机废气治理研究

1

试验仪器 材料及方法

分析仪器,日本岛津产GC-14B色谱仪等

期

率接近于零9随入口温度提高9转化率上升9当入口温度高于某温度时9转化率接近100%G上述温度范围的数值9因物质而异

G

2OOO年第2O卷第3期刘忠生,等:催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止表1

反应器入口温度/C25O25O25O25O3OO

H2S

体积分数/<>1O-6D入口4849541O653

出口2.O2.3O.34.4O.5

FS脱硫剂性能评价

苯

SO2

去除率/%5.3-4.71.711.3

出口体积分数/<>1O-6D

2338155729

去除率/%95.995.399.495.899.1

体积分数/<>1O-6D入口513-4664215O4

出口486-444414447

此外,从反应器出口气体中SO2体积分数与入口气体中H2S体积分数的比较来看,FS脱硫剂可能具有氧化和吸附双重功能,而吸附就有饱和问题O因此,我们进一步考察了较长时间连续运转条件下FS脱硫剂的性能O试验中,反应器下部装填FS脱硫剂,上部装填TC79-2H催化燃烧催化剂,气体自下而上通过反应器,对FS脱硫剂的空速为15OOOh-1,对TC79-2H催化燃烧催化剂的空速为

表2

连续运转时间/h

O2814192O2326385O74981O9

反应器入口温度/C25O25O25O25O25O3OO3OO3OO3OO3OO3OO3OO3OO

5775225O1524737628658

5.2O7.45.99.59.39.5

4OOOOh-1O试验结果见表2O

表2说明,在试验初期,反应器入口温度为25OC,H2S去除率为1OO%,苯的去除率也为1OO%O运转8h后,FS脱硫剂脱硫率下降,出口H2S体积分数上升到约3>1O-6,而苯的去除率降至零O这表明,在反应器入口温度为25OC时,微量H2S就会使催化燃烧催化剂中毒O

脱硫剂和催化燃烧催化剂复合床层脱除H2S~苯连续运转试验数据

苯

体积分数/<>1OD

-6

H2S

去除率/%1OO97.5OOO.299.11OO98.598.998.798.598.6

体积分数/<>1OD

-6

SO2

去除率/%1OO1OO92.689.688.71OO1OO1OO1OO1OO1OO1OO

出口体积分数/<>1O-6D

O2.11612165.56.1117.35.O5.76.9

入口5225285OO5O15O8

出口

O135OO5O15O7

入口28263431343134393O282833

出口

OO2.53.23.9OOOOOOO

随后,将反应器入口温度提高到3OOC,继续运行至1OO多小时O可以看出,反应器出口H2S体积分数始终为零,苯的去除率保持在98%以上O这说明,提高反应器温度,脱硫剂可以在较长时间保持很高的H2S去除率,能防止H2S使催化燃烧催化剂中

毒O

由表2可见,出口气体中SO2的体积分数在1O>1O-6左右O从苯的去除效果来看,SO2基本不影响催化燃烧催化剂的活性O

采用FS脱硫剂脱除硫醇的初步评价试验说

化工环保

~UAGONG~UANBAO

2OOO年第2O卷第3期

明 甲硫醇入口体积分数为2O>1O-6 反应器入口温度为3OO 时 甲硫醇去除率可以达到1OO%O

时 水蒸气体积分数由1%增大到5O% 环己烷氧化率仅由95%降低到9O% 影响已很小O

(3)FS脱硫剂对~2S~甲硫醇具有较好的脱除能力O将FS脱硫剂装填在催化剂床层前 在较高温度下 可消除~2S导致的催化燃烧催化剂中毒现象O在反应器入口温度3OO 的条件下 FS脱硫剂和TC79-2~催化燃烧催化剂复合床层可较长时间连续运行 并保持很高的~2S和苯的去除率O

致谢,日本国际协力事业团为本试验提供了器材 日本专家山田信一先生对试验做了指导 周旗~张海波~单广波等同事参加了试验工作 特此致谢O

3

结论

(1)TC79-2~蜂窝状Pt~Pd~Ce多组分催化剂 对乙醇~环己烷~苯的氧化具有较高的催化活性O在反应器入口温度低于23O 时 上述物质易于完全氧化的次序为苯 环己烷 乙醇O

(2)废气中含有的大量水蒸气会降低催化剂对有机物的催化氧化活性 但随着反应器入口温度升高 水蒸气的影响减弱O当反应器入口温度为25O

TreatmentofOrganicWasteGasofCatalyticCombustionand

PreventionofCatalystPoisoning

L1UZhong-sheng CHENYu-xiang L1NDa-guan L1Dong-xu L1Hua-yi

(FushunresearchinstituteofPetroleumandPetrochemicalsindustry SiNOPEC Fushun113OO1 China)

AbStract,OXidationcapacityofalcohol cycloheXaneandbenZeneinthehoneycombPt PdandCecatalystsandeffectofWaterVaporonactiVityofthecatalystsarestudied.PreVentionofcatalystpoisoningcausedbyhydrogensulfideandmethylmercaptanarediscussed.

KeywordS,organicWastegas;catalyticcombustion;catalystpoisoning;methylmercaptan;WaterVapor;pre-remoValofsulfur.

催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

刘忠生， 陈玉香， 林大泉， 李东旭， 李花伊， LIU Zhong-sheng， CHEN Yu-xiang， LIN Da-quan， LI Dong-xu， LI Hua-yi

中国石化集团公司抚顺石油化工研究院,辽宁,抚顺,113001化工环保

ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY2000,20(3)8次

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