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    影響催化法的因素
    作者:http://www.jp-iblis.com/ 發布于:2013-10-11 20:01:09 點擊量:

     

    影響催化法凈化氣態污染物的因素很多,但主要由反應溫度、床層氣速、操作壓力和廢氣的初始組成。

    (1)溫度

    催化反應是在催化劑的參與下進行的,反應的快慢與催化劑的活性有關。催化劑活 性又與反應溫度密切相關,因而對于伴有熱效應的催化反應,溫度的調節和控制對凈化 設備的生產能力、凈化效果均有很大影響。

    對不可逆反應,由于不存在反應的影響,即平衡的限制,因而無論是吸熱反應還 是放熱反應,也不論反應進行在何階段,溫度升高,反應速度都會加快。因此,要求反 應盡可能在高的溫度下進行。

    對于可逆反應,由于受到平衡的限制,須同時考慮平衡反應率x/和反應速度常數k 對總反應速度的影響。x/k的增大都會加快反應速度,而x/k又分別是溫度r和反 應熱效應的函數。

    對可逆吸熱反應,溫度升高,和k均增加,反應速率加快。對于這種反應也是希

    望在盡可能高的溫度下進行。

    對于可逆放熱反應,溫度的升高。將造成x/的降低和k的升高,因此反應速度的變 化不是線性的,而是一個彎弓曲線,曲線的最高點也是反應速度最大的點,它所對應的 溫度稱為最佳反應溫度。顯然,不同的平衡反應速率對應有不同的最佳溫度(圖1-4)。 連接最佳溫度點的曲線稱為最佳溫度曲線。由圖1-4可以看出,可逆放熱反應的最佳溫度 隨著反應率的升高而降低。最佳溫度也可以用動力學方程求得,設反應速度方程為:

    .耐熱溫度

    影響催化法的因素

    I 0.98__I ..

    350 400 450 500 550 600 650 700

    t/°C

    PU • s) /ll/osv.


    1-4 二氧化硫催化氧化反應速度

    RT式中:k10,)分別是正反應和逆反應的頻率因子;E'、 能。最佳溫度時,反應混合物組成不變,rA取得極值。 的計算式為:

    RT-In-1 + -e2-e,-反應處于平衡狀態時的溫度,K; -氣體常數,8.314J/ (mol • K)。

    式中:(1-4)

    rA = kl0 (y) - k20 exp(--^)/2(y)

    RTE2分別是正反應和逆反應的活化 由(|0可以推出最佳溫度Tm(1-5)

    (2)空速

    由空速的定義可以知道,在一定范圍內,空速增加可以提髙單位體積催化劑床層的 氣體處理能力,而反應速率降低不大。因此,催化反應一般在保證要求的反應允許床層壓降的條件下,采用較大空速。在選擇空速的時候,還應保證對上流式固定床操作,不 能使床層沖起,下流式操作時床層顆粒承受的總壓力應低于其抗壓強度,否則會影響催 化劑的正常使用。

    (3)操作壓力

    加壓一般能加速催化反應,減少設備體積,但因催化凈化處理的是工廠排放的廢氣, 故回收價值不大,般將廢氣的排放壓力(略高于常壓)作為操作壓力。

    (4)廢氣的初始組成

    廢氣的初始組成直接影響反應速度rA,催化劑用量FR和平衡轉化率jc/。不同的催 化凈化過程,理想的初始組成也不相同。例如:對硝酸尾氣氨選擇性催化還原,要求控 制N02/NH3=1.0 1.4;而對催化燃燒的有機廢氣,02HC的比例應控制在爆炸下限。 另外,廢氣中少量的催化劑毒物會影響催化劑的活性,因此一般要求對廢氣進行預處理, 以除去這些少量毒物。

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