催化燃烧最新版指导书2010

催化燃烧法净化废气中苯系污染物实验

一、实验意义和目的

从涂料、印刷、喷漆、电缆等行业的生产过程中排放出含有多种烃类化合物的废气，其中多数为苯、甲苯、二甲苯为主的苯系物。这些废气的排出对大气环境将造成严重污染。催化燃烧法净化废气中苯系污染物可在较低温度下进行，且不产生二次污染，不受组分浓度限制，因此应用广泛。

在应用催化燃烧法时，催化剂活性的优劣将直接影响治理效果。因此催化剂选择是否得当，将是能否实现该法的决定因素之一。而选择和评价催化剂的一个重要方法就是通过实验手段进行催化剂活性的测定。本实验应达到下列要求： 1、学会自行设计并安装实现催化反应的工艺流程，掌握有关仪器设备的使用方法。

2、学会催化剂活性测定的基本方法，并学习选择和评价催化剂。

3、学会工艺条件的试验方法，通过实验选择适宜的工艺参数，为催化反应装置的设计提供依据。 二、实验原理

烃类化合物在一定温度下可发生氧化反应，生成无毒的二氧化碳和水。直接燃烧烃类化合物所需温度较高，并伴有火焰产生。若采用合宜的氧化型催化剂，则可使燃烧温度降低，而且燃烧时无火焰发生。因为催化燃烧的实质就是借助催化剂的作用，在较低温度下将有机物氧化分解为二氧化碳和水。 苯系物在催化剂的作用下，将发生深度氧化反应，其反应方程式如下：

O H CO O H C 22287479+−−−→−+催化剂

催化反应必须在一定温度下才能发生，即只有温度达到某一值时，催化反应才能以明显的速度进行，这个温度称催化剂的起燃温度。不同的催化剂要求的起燃温度不同。起燃温度的高低及苯系物转化率的大小是评价催化剂的标志。

三、实验装置、流程、仪器设备

出，空气泵送入空气，经流量计计量后进入缓冲瓶，气体混合，将甲苯气体稀释。配气浓度可通过调节稀释气和含溶剂气的流量来控制。

反应：配制成一定浓度的混合气，经缓冲瓶进入催化反应管；管内装40mL 的催化剂，该反应管置于加热炉中，当加热炉经电加热升温达一定温度后，混合气中的甲苯组分即可在催化剂上发生氧化反应。电加热炉的温度由控温仪控制，反应区的温度用电位差计测定。反应前、后的气体用针管取样，注入气相色谱仪，有此可测定反应后气体中甲苯的浓度。

(二)主要设备和仪器

1 转子流量计0.3～3L/min 1个

2 转子流量计 1.5～15L/min 1个

3 压缩空气泵ACO-002 1台

4 管式电阻炉600℃1个

5 直流电位差计1台

6 控温仪1台

7 热电偶1只

8 气相色谱仪GC7890/FID 1台

9 氮气钢瓶2瓶

10 氢气钢瓶1瓶

11 空气钢瓶1瓶

12 溶剂发生器自制1台

13 混气室自制1台

(三)试剂

1、甲苯AR级（用于气相色谱中配标准浓度气）

2、甲苯CP级（用于实验配气）

四、实验方法和步骤

(一)实验操作

1、将贵金属催化剂装入石英管，催化剂两端用玻璃棉固定，然后将反应管固定于加热炉内。

2、检查系统有无漏气，电路是否正确。

3、打开钢瓶阀门，调节转子流量计7的流量为0.4-0.7L/min左右，转子流量计9的流量为4.0L/min左右。使其空速（空速为气体总流量与催化剂体积之比，本实验中催化剂体积为40ml）为7000/h左右。

4、打开电加热炉控温仪的开关，按指定程序升温，待温度稳定在200℃后，开始测定反应前后的组分浓度。控制反应温度在200～350℃范围内，每升高一次温度，测定一次浓度值。

(二)取样

1、可将气相色谱仪与催化反应系统连接起来，如图所示。通过定量管将反应前

后的气体定量通入气相色谱仪。

2、也可用注射器进行采样，此时色谱仪不必与系统连接。

本实验中采用注射器取样。

(三)分析

样品分析。按仪器操作方法进样，记录分析时的室温和气压，测定峰高和半峰宽，由标准曲线上查处样品浓度。

五、实验数据的记录和处理

(一)实验数据记录

将实验数据记入表中

实验数据记录表

(二)数据处理

1、绘出空速和进气浓度一定时，反应温度与甲苯的转化率的关系曲线，并从图

上找出催化剂的起燃温度T50（转化率为50%时的反应温度）和T90（转化率为90%时的反应温度）。

六、实验结果讨论

1、有机化合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧，直接火焰燃烧一

般需加热到几百上千摄氏度，对比本实验结果，评价该催化剂的活性。

2、分析实验中容易出现误差的环节，并提出改良措施。