Uglerod oksidi katalizatorlarining zaharlanish mexanizmini tahlil qilish

Karbon monoksit katalizatori bilan zaharlanish: Ko'rish kerak bo'lgan eng xavfli moddalar

Uglerod oksidi katalizatori bilan zaharlanish odatda bitta omil sabab bo'lmaydi, balki ifloslantiruvchi moddalarni qoplashning umumiy natijasi, yuqori haroratli sinterlash, namlikning o'zgarishi, va tartibsizliklar. Sanoat sharoitida, vodorod sulfidi, SO₂, xlorli organik moddalar, siloksanlar, fosfidlar, va og'ir metall bug'lari eng ehtiyotkorlikni talab qiladigan moddalardir, chunki ular CO katalizatorining ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. Bular orasida, sulfidlar va halogenga asoslangan ifloslantiruvchi moddalar faol joylarga eng aniq zarar etkazadi, ko'pincha qaytarib bo'lmaydigan zaharlanishga olib keladi. Suv bug'lari va ba'zi VOClar teskari inhibisyonga olib keladi, lekin yuqori namlik ostida uzoq muddatli operatsiya ham qo'llab-quvvatlash strukturasining degradatsiyasini tezlashtirishi mumkin. Katalizatorning ishlash muddati bilan bog'liq muammolarning aksariyati materialning o'zidan kelib chiqmaydi, ammo tizimli muammolar, masalan, etarli darajada oldindan davolash, jarayonning haddan tashqari harorati, ortiqcha gazning soatlik kosmik tezligi (GHSV), yoki o'zgaruvchan ifloslantiruvchi yuklar.

Uglerod oksidi katalizatori bilan zaharlanish va umumiy deaktivatsiya o'rtasidagi farq

Sanoat egzoz tozalash tizimlarida, “katalizatorning deaktivatsiyasi” bilan bir xil emas “katalizator bilan zaharlanish.”

Katalizatorni o'chirish kengroq tushunchadir, shu jumladan:

1. Faol saytlarni yo'qotish
2. Maxsus sirt maydonining kamayishi
3. Teshik tuzilishining buzilishi
4. Yuqori haroratli sinterlash
5. Mexanik aşınma
6. Changning tiqilib qolishi

Katalizator bilan zaharlanish, boshqa tarafdan, odatda o'ziga singib ketadigan kimyoviy moddaning ma'lum bir turiga ishora qiladi, qoplama, yoki faol komponent bilan reaksiyaga kirishadi, Shunday qilib, katalitik reaktsiya joylarini inhibe qiladi.

Masalan:

• Suv bug'ining adsorbsiyasi teskari inhibisyondir
• Sulfatlar hosil qiluvchi sulfidlar kimyoviy zaharlanishdir
• Faol metalni korroziyaga olib keladigan xloridlar qaytarilmas halokatdir

Shuning uchun, CO katalizatorining ishdan chiqishi sababini tashxislashda, faqat konvertatsiya tezligining pasayishiga tayanish etarli emas. Ish sharoitidagi o'zgarishlarni hisobga olgan holda keng qamrovli tahlil, bosimning pasayishi, harorat oynasi, va ifloslantiruvchi tarkibi muhim ahamiyatga ega.

Qaysi moddalar CO katalizatori bilan zaharlanishga olib kelishi mumkin

Turli xil ifloslantiruvchi moddalar katalizatorlarga turli darajada ta'sir qiladi.

Quyidagi jadvalda umumiy sanoat ifloslantiruvchi moddalarning uglerod oksidi katalizatorlariga ta'sir intensivligini taqqoslash ko'rsatilgan..

Muhandislik nuqtai nazaridan, sulfid ta'sirida katalizatorning deaktivatsiyasi CO katalizatori bilan zaharlanishning eng keng tarqalgan va qayta tiklanishi qiyin bo'lgan manba bo'lib qolmoqda.

Nima uchun sulfidlar katalizatorning tez deaktivatsiyasiga olib keladi

Sulfidlarning katalitik oksidlanish reaktsiyalariga ta'siri o'ziga xos xususiyatga ega “imtiyozli adsorbsiya.”

Egzoz gazida quyidagi moddalar mavjud bo'lganda, kabi past konsentratsiyalarda ham 1-5 ppm, ular asta-sekin faol saytlarni qamrab olishi mumkin:

• H₂S
• SO₂
• COS
• Organik sulfidlar

150-300 ° S harorat oralig'ida, oltingugurt faol metallar bilan barqaror sulfatlar yoki metall sulfidlarni osongina hosil qiladi, ga olib keladi:

1. Oksidlanish-qaytarilish siklining buzilishi
2. Sirtdagi kislorod harakatchanligining pasayishi
3. CO ning adsorbsion samaradorligini pasaytiradi

Ba'zi metall oksidi katalizatorlari uchun doimiy ravishda a 10 uchun ppm SO₂ muhiti 100-300 soat, CO konvertatsiya stavkalari pasayishi mumkin 30%-70%.

Yana jiddiy masala shundaki, oltingugurt bilan zaharlanish ko'pincha kümülatif ta'sirga ega. Ifloslantiruvchi moddalar kontsentratsiyasi yuqori bo'lmasa ham, uzoq muddatli operatsiya qaytarib bo'lmaydigan zararga olib kelishi mumkin.

Galogenlar va xlor o'z ichiga olgan chiqindi gazlarning katalizatorlarga ta'siri

Xlor o'z ichiga olgan gazlar odatda oddiy VOClarga qaraganda xavfliroqdir.

Umumiy manbalar o'z ichiga oladi:

1. Yonilg'i quyish gazi
2. Xlorli erituvchilarning uchuvchanligi
3. PVX bilan bog'liq jarayonlar
4. Yarimo'tkazgichni tozalash egzozu

HCl va Cl₂ nafaqat faol joylarni qamrab oladi, balki faol komponentlarning kristal tuzilishini ham bevosita o'zgartirishi mumkin..

Ba'zi nobel metall tizimlarida, xlor olib kelishi mumkin:

• Metall aglomeratsiyasi
• Faol komponentlarning migratsiyasi
• Sirt kislotaliligi / asosliligi o'zgarishi
• Past haroratli faoliyatning pasayishi

Tizim harorati 300 ° C dan oshganda, bu ta'sir yanada kuchayadi.

Ba'zi xlor o'z ichiga olgan jarayon sharoitida, hatto past konsentratsiyalar 20 ppm sezilarli darajada qisqarishi mumkin uglerod oksidi katalizatorining ishlash muddati.

Nima uchun yuqori namlikli muhit CO katalizatorini o'chirishni tezlashtiradi

Ko'pgina muhandislik ob'ektlarida namlik bilan bog'liq muammolar osongina e'tiborga olinmaydi. Haqiqatda, suv bug'lari CO katalizatorlariga juda muhim ta'sir ko'rsatadi.

Bu, ayniqsa, quyidagi sharoitlarda to'g'ri keladi:

• Nisbiy namlik > 70%
• Baca gazining shudring nuqtasida tez-tez tebranishlar
• Tez-tez tizim ishga tushadi va to'xtaydi
• Past haroratda ishlash

Suv molekulalari faol adsorbsiya joylari uchun CO bilan raqobatlashadi. Bu raqobat, ayniqsa, past haroratlarda namoyon bo'ladi.

Ba'zi katalizatorlar CO ning yuqoridagi konversiyalash tezligiga erishishi mumkin 95% quruq sharoitda, lekin namlik oshib ketganda 15 hajm%, konvertatsiya darajasiga tushishi mumkin 70%-80%.

Qo'shimcha, yuqori namlik sabab bo'lishi mumkin:

1. Qo'llab-quvvatlashning gidrotermik qarishi
2. Teshik tuzilishining buzilishi
3. Metall migratsiyasi
4. Bog'lovchining beqarorligi

Nima uchun siloksan va fosfid bilan zaharlanishni qaytarish qiyin

Siloksan bilan zaharlanish aniq qaytarilmas xususiyatlarga ega.

Katalitik oksidlanish sharoitida, siloksanlar asta-sekin oksidlanib, hosil bo'ladi:

• SiO₂
• Silikat qatlamlari

Bu konlar doimiy ravishda katalizator sirtining teshiklarini qoplaydi. Muammo nafaqat faollikni kamaytirishda, lekin tanqidiyroq:

1. Maxsus sirt maydonining kamayishi
2. To'siqli gaz tarqalishi
3. Teshiklarning bloklanishi

Hatto yuqori haroratli regeneratsiya ham ko'pincha uni to'liq tiklay olmaydi.

Fosfidlar bilan bog'liq muammo shunga o'xshash. Fosfor metall oksidlari bilan osongina barqaror fosfatlar hosil qiladi, oksidlanish reaktsiyalarining faolligini sezilarli darajada kamaytiradi.

Changning tiqilib qolishi va yuqori haroratli sinterlash ko'pincha kam baholanadi

Changning tiqilib qolishi

Chang konsentratsiyasi oshib ketganda 10-20 mg/m³, uzoq muddatli operatsiya osongina olib kelishi mumkin:

• Teshiklarning bloklanishi
• Bosimning pasayishi
• Gaz oqimining yomon taqsimlanishi

Ba'zi tizimlarda, katalizatorning o'zi hali ham faol bo'lsa ham, mahalliy blokirovkalar tufayli umumiy konvertatsiya stavkalari hali ham sezilarli darajada pasayishi mumkin.

Yuqori haroratli sinterlash

Ko'pgina CO katalizatorlari barqaror harorat oynasiga ega.

Haddan tashqari haroratda uzoq muddatli operatsiya olib kelishi mumkin:

1. Faol zarrachalarning aglomeratsiyasi
2. Maxsus sirt maydonining kamayishi
3. Don o'sishi

Ba'zi materiallar uchun, 450 ° C dan yuqori yuzlab soatlik uzluksiz ishlashdan keyin, faoliyat tiklanmaydigan holga kelishi mumkin.

Turli xil qo'llab-quvvatlovchilar zaharlanish qarshiligida sezilarli farqlarni ko'rsatadi

Qo'llab-quvvatlash nafaqat dispersiyaga ta'sir qiladi, balki zaharlanish qarshiligiga ham ta'sir qiladi.

Umumiy qo'llab-quvvatlashlar o'z ichiga oladi:

• Alumina
• Silika
• Kordiyerit
• Zeolitlar (Molekulyar elaklar)
• Noyob tuproq kompleks oksidlari

Amaliy muhandislikda, qo'llab-quvvatlashni tanlash ish sharoitlariga mos kelishi kerak. Agar ifloslantiruvchi profil murakkab bo'lsa, oddiygina faol komponent tarkibini oshirish ko'pincha umr bo'yi muammoni hal qilish uchun etarli emas.

Sanoat sharoitida katalizatorning ishlash muddatini qisqartiradigan odatiy jarayon shartlari

Uglerod oksidi katalizatorlarini qayta tiklash mumkinmi??

Qisman tiklanadigan vaziyatlar

Bularga kiradi:

• Suv bug'ining raqobatbardosh adsorbsiyasi
• Engil uglerod birikmasi (kokslash)
• Ba'zi organik birikmalar bilan qoplanishi

Odatda, qisman faollik issiq havoni tozalash orqali tiklanishi mumkin, yuqori haroratli oksidlanish, va pastroq GHSV da ishlash.

Qayta tiklash qiyin bo'lgan holatlar

Bularga kiradi:

• Sulfat hosil bo'lishi
• Xlorid korroziyasi
• Silikon cho'kishi
• Og'ir metallar bilan ifloslanish
• Yuqori haroratli sinterlash

Bu strukturaviy zararni anglatadi. Agar konvertatsiya stavkalari vaqtincha tiklansa ham, katalizatorning ishlash muddati odatda sezilarli darajada qisqaradi.

Sanoat chiqindi gazlarida katalizator bilan zaharlanish xavfini qanday kamaytirish mumkin

Oldindan oldingi ishlov berish

Bunga kiradi:

• Oltingugurtsizlantirish
• Xlorsizlantirish
• Changni tozalash
• Tuproqni tozalash
• Kondensatsiyani namlash

Bu CO katalizatorini o'chirish xavfini kamaytirishning eng to'g'ridan-to'g'ri usuli.

GHSV va harorat oynasini boshqarish

Ko'pgina CO katalizatorlari uchun GHSV odatda dan o'zgarib turadi 5,000 uchun 30,000 h⁻¹. Haddan tashqari yuqori kosmik tezlik aloqa vaqtining etishmasligiga olib keladi. Bir vaqtning o'zida, tavsiya etilgan haroratdan yuqori bo'lgan uzoq muddatli ishlashdan qochish kerak.

Jarayonning tebranishlarini kamaytirish

Tez-tez ishga tushirish/to'xtash va konsentratsiyaning keskin o'zgarishi hayotni sezilarli darajada qisqartirishi mumkin. Vaqtinchalik yuqori konsentratsiyalardan ko'ra xavfliroq, o'zgaruvchan sharoitlarda uzoq muddatli ishlashdir.

Ifloslantiruvchi moddalar monitoringi mexanizmlarini yaratish

Haqiqiy ishda, yanada oqilona yondashuv SO₂ ni doimiy ravishda kuzatib borishdir, namlik o'zgaradi, bosimning pasayishi o'zgarishlari, anomaliyalarni erta aniqlash uchun zarracha moddalar konsentratsiyasi.

Nima uchun CO katalizatorining ishlash muddati ko'p muammolar asosan tizimli muammolardir

Sanoat sharoitida, katalizator umumiy egzoz tozalash tizimining faqat bir qismidir.

Ko'pgina loyihalar yuqori faollikdagi katalizatorga o'tish umr ko'rish muammolarini hal qilishi mumkinligiga noto'g'ri ishonishadi. Biroq, haqiqat ko'pincha o'z ichiga oladi:

• Tozalanmagan oldingi ifloslantiruvchi moddalar
• Nomutanosib haroratni nazorat qilish
• Haddan tashqari yuqori dizayn GHSV
• Tutun gazlarining notekis taqsimlanishi
• Doimiy haddan tashqari namlik darajasi

Agar bu masalalar hal etilmasa, hatto katalizatorni yangisiga almashtirish ham tezda qayta o'chirishga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, uglerod oksidi katalizatori zaharlanishi faqat moddiy muammo emas, balki jarayon tizimining birlashgan natijasidir, operativ boshqaruv, va jarayon sharoitlarini nazorat qilish.