天然氣高溫燃燒用催化劑失活的研究進(jìn)展_圖文

1、 維普資訊 年 月 侯 紅 霞等 天然 氣 高溫燃 燒 用 催化 劑 失活 的 研 究進(jìn) 展 由 于催 化 劑 的起 燃 依 賴 于 貴 金 屬 ， 而 燃 料 中 又 有 硫組 分 ， 這 必 然 會(huì) 導(dǎo) 致 催 化 劑 中 毒 。負(fù) 載 型 貴 金 屬 催 化 劑 中毒 的影 響 已 經(jīng) 得 到 廣 泛 的研 究 ， 但 服各 種 苛 刻 環(huán) 境 （ 高溫、 高空速 、 高熱震、 水 蒸 汽 等） 導(dǎo)致 的燒結(jié) 、 揮發(fā)、 流 失 和 粉 塵 覆 蓋 等 形 式 的 失 活 。 目前 ， 還 沒 有 任 何 一 種 催 化 能 夠 同 時(shí) 擁 有低溫快 速起燃 和高 溫穩(wěn)定 長(zhǎng)效 的性 能

2、指標(biāo) ， 因 用 于 燃 氣 輪 機(jī) 的 催 化 劑 的 中毒 現(xiàn) 象 的 報(bào) 道 很 少 。 硫 是 使 催化 劑 中毒 的 最 常 見 的 物 質(zhì) 之 一 ， 表 面硫 物 種 通 過 形 成 硫 酸 鹽 物 種 保 留 在 表 面 而 導(dǎo)致 催化 劑 失 活 。 被 氧 化 成 ，和 ， 進(jìn) 一 步 和 金 屬 氧 化 物 反應(yīng) 形 成 金 屬 硫 酸 鹽 ， 硫 中 毒 現(xiàn) 象 在低 溫 時(shí) 更 明 顯 ， 在 高 溫 時(shí) 幾 乎 沒 有 硫 的 吸 此 還 需 要 進(jìn) 一 步 研 究 高 活性 穩(wěn) 定 催 化 劑 體 系 。筆 者 認(rèn) 為 可 以從 以下 幾 方 面提 高催 化 劑

3、的 高 溫 燃 燒 性能 。 （ ） 引入 耐 中毒 的活性組分 ， 如 、 、 、 等， 并 對(duì) 催 化 劑 表 面進(jìn) 行 改性 ， 以穩(wěn) 定 活 性 組 分 。 （ ） 對(duì)催化 劑 進(jìn)行 表 面改性 ， 引人 稀 土 、 堿 土 收 。與貴金屬相 比 ， 過 渡 金 屬 能 形 成 更 穩(wěn) 定 的 硫酸鹽 ， 因此 ， 過 渡 金 屬 催 化 劑更 容 易發(fā) 生 硫 中毒 而 導(dǎo) 致 失 活 。在 甲烷 催 化 燃 燒 中 ， 貴金 屬 的 話 離子， 通過 載體表面 成鹽 ， 防 止 含 硫 組 分 在 兩 相 界 面 的 吸 附 和 快 速 中毒 。 （ ） 采用氣 凝膠前驅(qū)物 ， 對(duì)

4、 氫 氧 化 物 或 者 鹽 類 前驅(qū) 物表面酯 化 ， 增 加 催 化 劑 的 原 始 比表 面 積 ， 防 止 在 焙 燒 活 化 過 程 中 的燒 結(jié) 。 （ ） 通過 水 熱法 、 溶 膠凝 膠 、 反 膠 束 法 制 備 活 性最 高 ， 抗 硫 中毒 性 能 較 好 且 很 容 易恢 復(fù) 活 性 ， 貴 金屬 中還有 和 具 有 類 似 特 征 。但 是 目前 還沒有找 到同 時(shí)具有 很 好 的低 溫催 化 活性 、 抗 硫 中毒 性 以及 易 恢 復(fù) 活 性 的最 好 催 化 劑 。 催 化 劑 的硫 中毒 與 載 體 的 特 性 密切 相 關(guān) 。研 性組分 高分散 的前 驅(qū) 物

5、 ， 可 以有效 提 高 催化 劑 的 穩(wěn) 定 性 和 活性 相 的 形 成 。 （ ） 在 催 化 劑 和 載 體 中 通 過 晶 格 取 代 引 入 大 究 證明 ， 一般 貴金屬負(fù)載 型催化劑 ， 硫 酸 化 多 發(fā) 生 在載體上 ， 如 氧 化 鋁 對(duì) 硫 物 種 的 吸 收 是 在 載 體 上 而不 是 在 活 性 位 上 。然 而 ， 在 負(fù) 載 型 金 屬 催化 劑 中 ， 硫 物 種 從 硫 酸 化 的 載 體 到 金 屬 粒 子 的 離子半徑 的活性離子 ， 提 高 比表 面 積 ， 提 高 活 性 組 分的分散 度 。 溢流引起催 化劑 失 活 。因此 ， 通 過 對(duì) 載

6、體 的 改 性 可以 提高 催化 劑 的抗 硫 中毒 性 能 ， 例如， 改 性的 可 以 抑 制 催 化 劑 的 失 活 ， （ ） 開 發(fā)穩(wěn)定低廉 的陶瓷載體 ， 采 用 如 六 鋁 酸 鹽 等 整 體 式 活 性 載 體 催 化 劑 取代 目前 常 用 的 堇 膏 石和金屬蜂 窩載 體 ， 提 高 催 化 劑 涂 層 和 載 體 的 親 卻 相 對(duì) 容 易 失 活 。 一 般 認(rèn) 為 ， 雙 金 屬 催 化劑 電 子 間 的 相 互 作 用 可 以 削 弱 鍵 ， 使 其 能 夠 在 反 應(yīng) 中實(shí) 現(xiàn) 迅 速 中毒 一復(fù) 活 循 環(huán) 。 催 化 劑 的表 面 污 染 和力 ， 降低 高空

7、速和熱震蕩對(duì)材 料的損害 。 （ ） 改造燃燒 器的設(shè)計(jì)組裝形 式 ， 通 過分段燃 燒的方 式 ， 從 工 程 上 盡 量 降 低 燃 燒 反 應(yīng) 氣 氛 對(duì) 催 化劑 的苛刻要求 。 參 考 文 獻(xiàn) 囂 ， ， ， ： 催 化 劑 表 面 污 染 是 由 于 反應(yīng) 氣 氛 中帶 入 了 粉 塵等 雜 質(zhì) 成 分 ， 這 些 雜 質(zhì) 會(huì) 覆 蓋 在 催 化 劑 的 表 面 活性 中 心 ， 降 低 了反 應(yīng) 氣 體 與催 化 劑 的表 面 接觸 ， 使催化 活 性下 降 ， 這在 生 物 質(zhì)（ ）氣 俸 的 催化 燃 燒 中尤 為 明 顯 。 對(duì) 于 天 然 氣 催 化 燃 燒 ， 粉 塵的

8、影響不 大。 ， ， ， ， ， ： ， ： 。 ， （ ） ： 一 ， ， ， 魄 （ ） ： ， ， 高 活 性 穩(wěn) 定 催 化 劑 的 制 備 策 略 催 化 劑 的 熱 穩(wěn) 定 性 研 究 已 經(jīng) 取 得 很 大 的 發(fā) 展， 抗 燒 結(jié) 性 是 高 溫 燃 燒 催 化 劑 首 先 應(yīng) 該 解 決 的 問題 。 對(duì) 于 貴 金 屬 型 催 化 劑 還 必 須 通 過 載 體 的表 呂宏 纓 ， 胡瑞 生 ， 沈岳 年等稀土 ， ， （ ） ： ， 。 ， ， ， ： ， ， ， ： 一 ， ， ， ， 面 改性 來 進(jìn) 一 步 的提 高 其 抗 硫 中毒 性 能 。 六 鋁 酸 鹽 等

9、新 材 料 具 有 很 高 的 熱 穩(wěn) 定 性 和 催 化 活 性 ， 但 是 還 必 須 進(jìn) 一 步 提 高 其 低 溫 活性 和抗 熱 震 蕩 的能 力 。燃 燒 催 化 劑 的 成 功 商 業(yè) 化 要 求 催 化 劑 能 夠 克 ， ， § ： 】 。 ， ， ， ， ： 維普資訊 精 細(xì) 石 油 化 工 進(jìn) 展 第 卷 第 期 ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， ： ， ， 。 ： ， ， ： 、 、 ， ： ， ， （ ） ： ， ， ， ， 。 ： ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ： ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ： ， ， ： ， 。 ： 。 ， ， ， ： ，【 丑 ， ， ， ： ， ， ： ， ， ， ， ： ， ， ， ： ， ， ， ， 】 ： 加 蔣政。 李進(jìn)軍 。 郝 鄭平 等 催化 學(xué) 報(bào) ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， 勰 弛 ” 鈣 ： ， ： ， ， ： ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， ， ： ， ： ， ， ， ， ， ， ， ： ： ， ， ， ： ， ， ： 。 ， ， 卻 ， ， ： 。 ： ， ， ， 如 ， ， ：