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挥发性有机化合物(VOCs)是主要的大气污染物之一,VOCs的排放严重影响了人类的健康和社会的可持续发展。催化燃烧技术可以将VOCs完全转化为无污染的H2O和CO2,不仅可以有效的消除VOCs对大气的污染,同时还可以回收部分热量,受到了越来越多的关注。催化燃烧VOCs常用的催化剂有贵金属催化剂和非贵金属催化剂两大类,与贵金属催化剂相比,非贵金属催化剂具有价格低、热稳定性高以及抗毒性良好等优点。本文对整体式催化剂的抗脱落性能进行了研究,并在此基础上对精对苯二甲酸(PTA)氧化反应尾气非贵金属催化剂催化燃烧工艺进行了中试研究。 首先,本文以堇青石蜂窝陶瓷作为整体式催化剂载体,以Co-Mn(n(Co)∶n(Mn)=1∶6)为催化剂活性组分,采用超声辅助浸渍法制备出Co-Mn/CeO2整体式催化剂,考察了不同工艺条件下整体式催化剂的抗脱落效果。结果表明,以水为分散剂、PEG-400为粘合剂(m(H2O)∶m(PEG-400)=2∶1)、浆料固含量为25%、通过超声波辅助浸渍法(150W下超声30min)涂覆制备出的Co-Mn/CeO2/堇青石整体式催化剂具有最佳的抗脱落效果。同时考察了上述整体式催化剂对乙酸甲酯的催化活性,当乙酸甲酯浓度为10g/m3、空速为600h-1时,在344℃时乙酸甲酯的转化率达到99%。 其次,在改进了的催化剂制备技术的基础上,结合处理规模80kg/h的侧线装置的实际运行状况,对流量为1000kg/h的PTA尾气催化燃烧工艺进行中试方案设计。根据设计要求,绘制出工艺管道及仪表流程图及平面布置图,同时对中试方案涉及的主要工艺设备进行计算,得到以下结果:催化燃烧反应器尺寸为Φ300×800mm;换热面积2.7m2。 最后,在中试方案基础上建立了中试装置,并考察了乙酸甲酯、苯及其同系物以及溴化物的脱除效率,结果表明:乙酸甲酯的脱除效率>99%、苯及其同系物的脱除效率>99%、溴化物的脱除效率>95%,均达到设计要求。在装置试运行期间,催化剂未出现明显的失活现象,这表明所制备的整体式催化剂具有较高的稳定性。 综上所述,本文在改进了的整体式催化剂的基础上,对PTA尾气非贵金属催化剂催化燃烧工艺进行了中试研究,为PTA尾气非贵金属催化剂催化燃烧工艺的工业化提供设计依据。