减排前沿丨高效催化剂在制药行业废气处理装置中的应用

市面上常见的VOCs末端治理技术包括吸附法、吸收法、蓄热式焚烧法（RTO）、催化燃烧法（RCO）、冷凝法、生物治理法等，近年来随着VOCs减排政策深化推进，各类技术得到不断发展和提升。其中，催化燃烧法由于操作温度低（200～400℃）、安全性高、能耗小等特点，目前已广泛应用于工业VOCs的治理，也被认为是去除VOCs的有效途径之一。

催化剂是催化燃烧的核心，选用不同的工艺制备出活性高、稳定性好、抗毒性强和寿命长的催化剂既是科研人员的研究热点，也是治理技术企业的迫切需要。

一、催化剂简介

催化燃烧技术中的催化剂主要分为两种，一种是非贵金属催化剂，价格较低，但其活性远不如贵金属催化剂。另一种是贵金属催化剂，主要以Pt、Au、Pd、Ag等为活性物质，其技术成熟且催化剂活性高，但会因S元素的存在而中毒，需加以改性来提高催化效率，是目前催化氧化领域研究热点。通常情况下活性组分分散度与催化活性呈正相关，通过改性提高活性组分的分散度是提高催化剂活性的关键之一。

目前，国内外研究通过不同制备方式、不同活性组分含量和添加助剂调变催化剂的理化特性，进而制备出催化性能优越的VOCs去除催化剂。今天小E为大家介绍一个在制药行业高效、抗毒的催化剂的应用研究。

二、蛋白型催化剂

制药类企业废气成分复杂，通常含氯、含硫、含水等。在复杂气氛中，市面上的普通催化剂催化净化效果差，且催化剂易中毒。为此，通过特殊的制备工艺研发一款“蛋白型”Ru-Pt/Al₂O₃催化剂。催化剂的表层为Ru元素，可有效催化含氯VOCs，并防止催化剂的硫中毒。内核负载有Pt层，可进一步催化净化烃类、芳香族等普通VOCs。

采用特殊制备技术可将贵金属高分散地负载于载体表面，尽量使低含量的贵金属在载体表面以原子尺度分散，可显著提高金属的利用率。当负载量降低至万分之一级时，催化剂在高空速下条件下（20000 h^-1），仍然能保持99%以上的VOCs净化率。该新型催化剂在复杂气氛中催化净化效果突出，且具有运行稳定、寿命长的优点，大大节约了催化剂的使用成本。

“蛋白型”催化剂实物图

三、应用案例及效果

山东某医药公司以抗生素医药中间体及相关产品为经营主体，其中生产工艺主要是以乙二醇为原料通过催化氧化生成乙二醛，过程中产生甲醛废气，同时含有硫等杂原子以及大量水汽。

生产废气采用吸附+RCO处理技术。吸附工段采用装填耐水性活性炭吸附材料的固定床，吸附床气流层分布均匀、稳定、压降小，吸附性能好。RCO工段采用Ru-Pt/Al₂O₃催化剂及配套催化工艺。该组合技术处理风量范围大，浓度范围广，无二次污染。装置投资成本低，简单便于维护，能对多种VOCs进行连续处理，净化效率高。

工艺设计图

实际装置图

该制药企业废气处理风量为6000 m³/h，甲醛进口浓度为600 ppm，最终甲醛去除效率为99%，并且装置一直持续稳定运行，也没有出现催化剂中毒现象，进一步证明了该催化剂应用效果良好，未来可持续在VOCs废气治理行业深入尝试。

本文中案例由上海应用技术大学化学与环境工程学院，能源与环境催化课题组提供，欢迎大家提供更多优秀案例与治理经验！