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!
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