含CO工業(yè)廢氣中有機(jī)硫深度凈化關(guān)鍵技術(shù)

1概述

1.1羰基硫和二硫化碳的來(lái)源、危害及性質(zhì)

1.1.1羰基硫和二硫化碳的來(lái)源及危害

1.1.2羰基硫和二硫化碳的性質(zhì)

1.2羰基硫和二硫化碳脫除技術(shù)

1.3羰基硫和二硫化碳催化水解技術(shù)

1.3.1羰基硫和二硫化碳單獨(dú)水解催化劑的制備

1.3.2羰基硫和二硫化碳同時(shí)水解催化劑的制備

1.3.3羰基硫和二硫化碳單獨(dú)水解催化劑的失活及再生

1.4羰基硫和二硫化碳單獨(dú)水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理研究

1.4.1COS和CS2單獨(dú)水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

1.4.2COS和CS2單獨(dú)水解反應(yīng)機(jī)理

2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)（方案）路線

2.2實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

2.3催化劑活性測(cè)定及氣體分析

2.4催化劑的制備及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.4.1催化劑的制備方法

2.4.2催化劑活性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.5催化劑表征

2.5.1SEM/EDS

2.5.2XRD

2.5.3BET

2.5.4XPS

2.5.5TG—DTA

3微波煤質(zhì)活性炭為載體催化劑的開(kāi)發(fā)

3.1Fe/MCAC催化劑活性評(píng)價(jià)

3.1.1催化劑的制備方法

3.1.2不同金屬氧化物對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.1.3焙燒溫度對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.1.4不同F(xiàn)e2O3含量對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.1.5不同堿種類和堿含量對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影

3.2Fe—Cu/MCAC催化劑活性評(píng)價(jià)

3.2.1催化劑的制備方法

3.2.2第二金屬組分的添加對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.2—3不同F(xiàn)e：Cu摩爾比對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.3Fe—Cu—Ni/MCAC催化劑活性評(píng)價(jià)

3.3.1催化劑的制備方法

3.3.2第三金屬組分的添加對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.3.3不同F(xiàn)e：Cu：Ni摩爾比對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.3.4失活Fe—Cu—Ni/MCAC催化劑的產(chǎn)物分析

3.4實(shí)驗(yàn)工藝條件的影響

3.4.1反應(yīng)溫度對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.4.2相對(duì)濕度對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.4.3氧含量對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.4.4空速對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.4.5進(jìn)口濃度比對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

3.5本章小結(jié)

4微波椰殼活性炭為載體催化劑的開(kāi)發(fā)及再生研究

4.1Fe—Cu—Ni/MCSAC催化劑同時(shí)催化水解COS、CS2

4.1.1催化劑的制備方法

4.1.2催化劑的活性評(píng)價(jià)

4.2實(shí)驗(yàn)工藝條件的影響

4.2.1反應(yīng)溫度對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.2.2相對(duì)濕度對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.2.3氧含量對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.2.4空速對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.2.5進(jìn)口濃度比對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.2.6CO、H2S氣氛對(duì)COS、CS2同時(shí)催化水解活性的影響

4.3催化劑再生實(shí)驗(yàn)研究

4.3.1催化劑再生方法的選擇

4.3.2不同N2吹掃溫度對(duì)催化劑活性的影響

4.3.3不同KOH含量對(duì)催化劑活性的影響

4.3.4再生次數(shù)對(duì)催化劑活性的影響

4.3.5水洗 N2加熱吹掃 浸堿（堿洗）再生機(jī)理的研究

4.4本章小結(jié)

5COS、CS2同時(shí)催化水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究

5.1COS和CS2催化水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

5.1.1動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置流程

5.1.2動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的選擇

5.1.3COS和CS2催化水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

5.2COS、CS2同時(shí)催化水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合和確定

5.3本章小結(jié)

6改性微波活性炭同時(shí)脫除COS、CS2機(jī)理分析

6.1BET表征分析

6.2SEM/EDS表征分析

6.3XPS表征分析

6.3.1失活前后樣品XPS表征分析

6.3.2不同氧含量下失活樣X(jué)PS表征分析

6.3.3不同相對(duì)濕度下失活樣X(jué)PS表征分析

6.3.4不同進(jìn)口濃度下失活樣X(jué)PS表征分析

6.4改性微波活性炭同時(shí)脫除COS和CS2的機(jī)理分析

6.4.1實(shí)驗(yàn)和表征結(jié)果分析

6.4.2改性微波活性炭同時(shí)脫除COS、CS2反應(yīng)機(jī)理的提出

6.5本章小結(jié)

7結(jié)論及建議

7.1研究結(jié)論

7.2建議

參考文獻(xiàn)

附錄書中主要的字母縮寫和符號(hào)說(shuō)明

版權(quán)頁(yè)：

插圖：

1.3.3.2水解催化劑的再生

周廣林等研究出催化劑失活后的再生方法：先焙燒，水洗，然后浸漬再生溶液并烘干，再進(jìn)行焙燒處理得到成品，此方法所得水解催化劑活性恢復(fù)比較理想，且活性穩(wěn)定性良好，但是此種再生方法流程較為繁瑣，操作復(fù)雜，其再生費(fèi)用相對(duì)較高，因此探索合理的催化劑現(xiàn)場(chǎng)再生方法是低溫羰基硫水解催化劑的一個(gè)主要發(fā)展方向。于麗麗等研究表明，N2熱再生法效果較好，特別是在250℃下的效果最為理想，與此同時(shí)，進(jìn)行了酸堿滴定實(shí)驗(yàn)，表明再生后催化劑表面堿性官能團(tuán)有所減少，而酸性官能團(tuán)含量則有所增加。

1.4羰基硫和二硫化碳單獨(dú)水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理研究

1.4.1COS和CS：?jiǎn)为?dú)水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

催化水解反應(yīng)級(jí)數(shù)根據(jù)工藝條件和催化劑的不同結(jié)論也不同，大多數(shù)研究者認(rèn)為對(duì)COS水解反應(yīng)是一級(jí)反應(yīng)，而H2O的反應(yīng)級(jí)數(shù)則不一定，主要受催化劑和工藝條件（主要是反應(yīng)溫度）的影響。例如，在反應(yīng)溫度較低且水汽比較高的情況下，COS水解對(duì)水的反應(yīng)級(jí)數(shù)為—0.5，對(duì)COS的反應(yīng)級(jí)數(shù)是1；而在γ—906型及T—24型催化劑的COS水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)水解反應(yīng)受內(nèi)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的共同控制，水解反應(yīng)對(duì)COS的反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.53，對(duì)H2O的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1。但通過(guò)對(duì)Al203催化劑在惰性氣氛中的催化水解反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，H2O較COS更容易吸附在催化劑表面上；所建立的模型與催化水解反應(yīng)體系也是比較相符的，這說(shuō)明氣態(tài)的COS與吸附態(tài)的H2O之間的反應(yīng)是整個(gè)反應(yīng)的控制步驟。

《含CO工業(yè)廢氣中有機(jī)硫深度凈化關(guān)鍵技術(shù)》共分7章，主要內(nèi)容包括：羰基硫和二硫化碳的來(lái)源、危害及性質(zhì)；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法；微波煤質(zhì)活性炭為載體催化劑的開(kāi)發(fā)；微波椰殼活性炭為載體催化劑的開(kāi)發(fā)及再生研究；COS、CS2同時(shí)催化水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究；改性微波活性炭同時(shí)脫除COS、CS2機(jī)理分析。本書由寧平、李凱、易紅宏著。

現(xiàn)代工業(yè)廢氣處理設(shè)備有很多種，選擇合適的工業(yè)廢氣凈化器才能有效凈化工業(yè)生產(chǎn)車間產(chǎn)生的工業(yè)廢氣、有機(jī)廢氣的污染。工業(yè)生產(chǎn)車生的廢氣對(duì)生產(chǎn)車間及周圍環(huán)境造成很大的污染，甚至對(duì)人的身體有一定的危害。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌穼儆谌細(xì)鈨艋I(lǐng)域，具體涉及一種CO凈化器，以及設(shè)置有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌?

CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鲗＠康?/h3>

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌返牡谝粋€(gè)目的在于提供一種CO凈化器，所述的CO凈化器具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、凈化一氧化碳的效果好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌返牡诙€(gè)目的在于提供一種設(shè)有所述CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌?

CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴骷夹g(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌返哪康?，特采用以下技術(shù)方案：

一種CO凈化器，其特征在于，所述凈化器包括蜂窩陶瓷基體和附著在蜂窩陶瓷基體表面的催化劑層，所述催化劑層包括催化劑載體和分散于載體內(nèi)的活性組分顆粒；所述的活性組分由貴金屬中一種或多種構(gòu)成。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌诽峁┑腃O凈化器由蜂窩陶瓷基體和附著在蜂窩陶瓷基體表面的催化劑層構(gòu)成，蜂窩陶瓷基體作為CO凈化器的骨架，賦予了CO凈化器優(yōu)良的抗壓強(qiáng)度和耐高溫性能，并且蜂窩陶瓷基體的熱膨脹系數(shù)小，在高溫的環(huán)境中穩(wěn)定性強(qiáng)，極大地提高了CO凈化器的使用壽命；另外，燃?xì)庠诓煌耆紵尩倪^(guò)程中放出一氧化碳，一氧化碳在通過(guò)CO凈化器的過(guò)程中在活性成分貴金屬的作用下與O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成CO₂并釋放出熱量，從而達(dá)到凈化CO的目的，該發(fā)明采用貴金屬為催化劑的活性成分，具有使用溫度低，脫除率高的特點(diǎn)，該發(fā)明提供的CO凈化器出口處CO濃度小于50ppm，凈化一氧化碳的效果非常好。

所述的蜂窩陶瓷基體的原料組分包括堇青石、Al₂O₃、尖晶石、和富鋁紅柱石和粘結(jié)劑。優(yōu)選的，按重量份計(jì)，所述的蜂窩陶瓷基體的原料組分包括85-95份堇青石、1-5份Al₂O₃、1-5份的尖晶石、1-5份的富鋁紅柱石、3-10份粘結(jié)劑。

所述的粘合劑為該領(lǐng)域制備蜂窩陶瓷中常用的粘合劑，其選用不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌诽峁┑姆涓C陶瓷基體以堇青石為主要組分，以Al₂O₃、尖晶石、富鋁紅柱石為輔加組分，該陶瓷的基本配方為以堇青石為主的Al₂O₃-MgO-SiO₂體系，并含有微量的Na、K、Ca、Fe、Mn元素，該體系具有較低的燒結(jié)溫度，并能賦予陶瓷材料優(yōu)異的燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)，使得該蜂窩陶瓷基體具有優(yōu)良的抗熱震性能、良好的吸附性能、較高的耐火度和理想的機(jī)械強(qiáng)度，特別是熱膨脹吸收小，是一種性能優(yōu)異的一氧化碳凈化氣基體材料。

優(yōu)選的，所述的蜂窩陶瓷基體的原料組分還包括氧化鈉、氧化鉀、和氧化鈣。更優(yōu)選的，按重量份計(jì)，所述的蜂窩陶瓷基體的原料組分包括85-95份堇青石、1-5份Al₂O₃、1-5份的尖晶石、1-5份的富鋁紅柱石、3-10份粘結(jié)劑、0.1-0.5份氧化鈉、0.1-0.5份氧化鉀、和0.1-0.5份氧化鈣。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌诽峁┑奶沾傻呐浞街刑砑恿搜趸c、氧化鉀、和氧化鈣，氧化鈉、氧化鉀、和氧化鈣一是能降低燒結(jié)溫度，二是能賦予陶瓷材料優(yōu)異的燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)，使蜂窩陶瓷基體具有優(yōu)異的理化綜合性能。

所述蜂窩陶瓷基體的孔洞為1.3～1.8毫米×1.3～1.8毫米方孔或邊長(zhǎng)為1.3-1.8毫米的六邊形孔。

所述蜂窩陶瓷基體的壁厚為0.2-0.8毫米，優(yōu)選的，所述蜂窩陶瓷基體的壁厚為0.3-0.4毫米。

所述催化劑載體的組分包括γ-Al₂O₃和稀土氧化物。優(yōu)選的，按重量份計(jì)，所述催化劑載體的組分包括90-99份的γ-Al₂O₃和1-10份的稀土氧化物。γ-Al₂O₃具有高比表面、耐高溫的惰性，高活性、和多孔性，并且硬度高、尺寸穩(wěn)定性好，吸附能力強(qiáng)，能夠牢固地負(fù)載更多的活性組分，提高催化一氧化碳的效率，提高催化劑層的耐磨性能和使用壽命。催化劑載體γ-Al₂O₃中摻雜稀土氧化物，起提高活性組分分散度以及助催化的作用，使活性組分分布均勻，催化效率更高。

優(yōu)選的，所述的稀土氧化物包括CeO₂、ZrO₂、Ga₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃中的一種或多種混合。

優(yōu)選的，所述的稀土氧化物的粒徑不超過(guò)50微米，優(yōu)選不超過(guò)20微米。當(dāng)稀土氧化物的粒徑不超過(guò)50微米時(shí)，稀土氧化物的表面效應(yīng)增強(qiáng)了其分散作用和助催化作用，制備的催化劑層活性成分分布非常均勻，凈化效率顯著提高。

所述的貴金屬為金、銀或鉑族金屬中的一種或多種混合，所述的鉑族金屬為釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑；優(yōu)選的，所述的貴金屬為鉑和鈀中的一種或多種混合。

所述貴金屬顆粒的粒徑不超過(guò)50微米，優(yōu)選為不超過(guò)10微米，更優(yōu)選為不超過(guò)1微米。當(dāng)貴金屬顆粒的粒徑不超過(guò)50微米時(shí)，CO凈化器出口出的CO濃度小于30ppm，當(dāng)貴金屬顆粒的粒徑不超過(guò)10微米時(shí)，CO凈化器出口出的CO濃度小于15ppm，當(dāng)貴金屬顆粒的粒徑為不超過(guò)1微米時(shí)，CO凈化器出口出的CO濃度小于8ppm，凈化一氧化碳的效果非常好。

所述活性組分的含量占催化劑層總質(zhì)量的1-15%，優(yōu)選為5-10%。

所述的蜂窩陶瓷基體的耐熱溫度高于1450℃、孔壁密度高于1.6克／立方厘米；熱膨脹系數(shù)為1.0～1.2×l0^-6／℃（室溫-1000℃）、縱向抗壓強(qiáng)度為1.2～1.44×10⁷牛／平方米、橫向抗壓強(qiáng)度為1.3～3.87×10⁶牛／平方米、阻力降不超過(guò)600帕。

所述的催化基層的耐熱溫度高于1500℃、熱膨脹系數(shù)為1.0～1.2×l0^-6／℃（室溫-1000℃）。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌诽峁┑腃O凈化器，其蜂窩陶瓷基體和附著在蜂窩陶瓷基體表面的催化劑層的熱膨脹系數(shù)均較小，隨著溫度的大范圍變化其體積變化非常微小，在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)裂紋等情況，穩(wěn)定性好，另外二者的熱膨脹系數(shù)非常接近，即隨著溫度的變化，二者的膨脹幅度幾乎相同，這就保證了催化劑層可以牢固地附著在蜂窩陶瓷基體表面，二者的結(jié)合度高，并且在溫度的變化過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)裂紋、剝離、脫落等現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性好，極大地提高了CO凈化器的使用壽命。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌愤€提供了一種燃?xì)鉄崴?，所述的燃?xì)鉄崴髟O(shè)置有所述的CO凈化器。

《CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鳌诽峁┑娜細(xì)鉄崴髋欧诺囊谎趸紳舛确浅５?、穩(wěn)定性好、安全系數(shù)高，可在密閉的家庭環(huán)境中使用。

CO凈化器及設(shè)有該CO凈化器的燃?xì)鉄崴鞲纳菩Ч?/h3>

（1）所述CO凈化器具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、凈化一氧化碳的效果好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

（2）燃?xì)鉄崴鞯囊谎趸寂欧艥舛确浅５?、穩(wěn)定性好、極大地提高了用戶的使用安全。