1、嘉兴学院.生化学院,第七章 气态污染物控制技术基础,气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化,嘉兴学院.生化学院,第四节 气体催化净化,催化作用和催化剂气固催化反应动力学气固相催化反应器的设计,嘉兴学院.生化学院,含尘气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质 优点：转化率高；无二次污染；操作简单。 应用 工业尾气和烟气去除SO2和NOx VOCs和臭气的催化燃烧净化 汽车尾气的催化净化,概述：,四层催化床,第二级 催化床,预除尘和水分,填充床吸收塔,填充床吸收塔,来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气,水,约为初始进气SO2浓度3%的尾气,含有约为初始进气SO2浓度0
2、.3%的尾气,水,单级吸收工艺,二级吸收工艺,SO2单级和二级净化工艺的流程图 催化反应：420550,嘉兴学院.生化学院,催化净化工艺：,催化剂：Pt (Pd,过渡金属，稀土)/Al2O3 等,VOCs的催化氧化,嘉兴学院.生化学院,催化净化工艺,嘉兴学院.生化学院,催化净化工艺,车用催化转化器,嘉兴学院.生化学院,一、催化作用和催化剂,1. 催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率（阿累尼乌斯方程）,显著特征 对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡 选择性,嘉兴学院.生化学院,2. 催化剂,状态：气态、液态、固态组成： 活性组分 助催化剂 载体,催化剂的组成,催化剂的性能,活性选择性稳
3、定性,嘉兴学院.生化学院,活性：衡量效能的标准,W产品质量 WR催化剂质量 t反应时间,选择性：,转化率,嘉兴学院.生化学院,稳定性：保持活性的能力 热稳定性、机械稳定性和化学稳定性 表示方法：寿命 老化 活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等 工作温度越高，老化速度越快 中毒 对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb,嘉兴学院.生化学院,二、气固催化反应动力学,1. 反应过程 (1)反应物从气流主体-催化剂外表面 (2) 进一步向催化剂的微孔内扩散 (3)反应物在催化剂的表面上被吸附 (4)吸附的反应物转为为生成物 (5)生成物从催化剂表面脱附下来 (6)脱附生成物从微
4、孔向外表面扩散 (7)生成物从外表面扩散到气流主体(1),(7)：外扩散；(2),(6)内扩散 (3),(4),(5)：动力学过程,嘉兴学院.生化学院,催化剂中的浓度分布,球形 催化剂,无化学反应，浓度梯度为常量,边扩散边反应，活性越大曲线越陡,嘉兴学院.生化学院,2、 催化剂反应动力学,嘉兴学院.生化学院,表面化学反应速率方程对于催化床,NA反应物A的流量，kmol/h NA0反应物A的初始流量，kmol/h VR反应气体体积，m3 x转化率 L反应床长度，m A反应床截面积，m2 Q反应气体流量，m3 t接触时间，h cA0反应物的初始浓度,kmol/m3,嘉兴学院.生化学院,外扩散控制的
5、速率方程,嘉兴学院.生化学院,外扩散控制 降低催化剂表面反应物浓度，从而降低反应速度 表现因数：KG 消除方法： 提高气速，以增强湍流程度，减小边界层厚度 气速提高到一定程度，转化率趋于定值，外扩散影响消除下限流速,嘉兴学院.生化学院,内扩散控制的速率方程,Ks:反应速率常数 ：催化剂有效系数Si: 单位体积催化剂的内表面，m2/m3f: 与浓度分布有关的函数,嘉兴学院.生化学院,催化剂有效系数 反应催化剂微孔内浓度分布对反应速率的影响,嘉兴学院.生化学院,内扩散控制 降低催化剂内反应物浓度，从而降低反应速度 表现因数： 消除方法 尽量减小催化剂颗粒大小 粒径减小到一定程度，转化率趋于定值，内
6、扩散影响消除,嘉兴学院.生化学院,优点: 流体接近于平推流，返混小，反应速度较快 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用 停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率 缺点: 传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点) 催化剂更换需停产进行,气固催化反应器的特点,嘉兴学院.生化学院,固定床反应器,单层绝热反应器 结构简单，造价低廉，气流阻力小 内部温度分布不均 用于化学反应热效应小的场合,嘉兴学院.生化学院,多段绝热反应器 相邻两段之间引入热交换,嘉兴学院.生化学院,列管式反应器 用于对反应温度要求高，或反应热效应很大的场合,其他反应器 径向反应器 薄层床反应器 自热式反应器,嘉兴学院.生化学院,反应器类型的选择,根据反应热的大小和对温度的要求，选择反应器的结构类型 尽量降低反应器阻力 反应器应易于操作，安全可靠 结构简单，造价低廉，运行与维护费用经济,嘉兴学院.生化学院,第七章 气态污染物控制技术基础,气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化,
