本文目录一览：
- 1、在苯加氢制环乙烷的催化反应中,如使用Ni作为催化剂,则催化活性很高;若用Ni-Cu合金作催化剂,
- 2、含苯废气温度为25度为什么苯是气体
- 3、甲苯回收怎么做，苯类废气净化方法
- 4、二甲苯污染物的处理
- 5、废弃二甲苯的处理方法
在苯加氢制环乙烷的催化反应中,如使用Ni作为催化剂,则催化活性很高;若用Ni-Cu合金作催化剂,
苯加氢制环己烷
环己烷主要(占总产量90%以上)用来生产环己醇、环己酮及己二酸,后三者是制造尼龙-6和尼龙-66的重要原料。环己烷还用作树脂、油脂、橡胶和增塑剂等的溶剂。
用作尼龙原料的高纯度的环己烷主要由苯加氢制得。
工业上苯加氢生产环己烷有气相法和液相法两种。虽然美国杜邦公司早已开发成功气相加氢工艺,但大多数工厂仍采用液相加氢工艺,例如美国的Uop公司,法国石油研究所(IFP)等。气相法的优点是催化剂与产品分离容易,所需反应压力也较低,但设备多而大,投资费用比液相法高。
1.反应原理
(1)化学反应 在反应条件下,苯与氢可能发生下面各种反应:�
＋nH2→C＋CH4 (4)
反应(1)若为气相法固定床,用还原Ni作催化剂,反应温度为65～250℃,压力0.5～3.5MPa;若为液相加氢,采用骨架镍或还原Ni为催化剂,反应温度为160～220℃,压力2.7MPa左右,环己烷收率在99%以上。反应(2)和(4)在250℃左右的低温下不显著,它们可能是由第Ⅷ族金属催化的氢解型机理引起的,也可能是由双功能催化剂的加氢裂解型机理引起的。双功能催化剂为具有加氢催化活性的某些金属(如Pt,Pd或Ni)负载在酸性载体(SiO2或SiO2/Al2O3)上构成,在载体上往往存在强酸中心,它对反应(2)和(4)有明显促进作用。因此,选择非酸性载体可以避免这种加氢裂解作用。反应(3)是环己烷的异构化,它往往被酸催化,在200℃下,异构化反应达到平衡时环己烷生成甲基环戊烷的转化率为68%,将温度升高到300℃时其转化率达83%,因此也必须选择不会引起这种异构化反应的催化剂。在镍催化剂上,250℃时才开始产生甲基环戊烷。
(2)热力学平衡 由反应(1)可知,苯加氢生成环己烷的反应是一个放热的体积(摩尔数)缩小的可逆反应。在127℃时的平衡常数为7×107,在227℃时为1.86×102。氢压和温度对环己烷中苯的平衡浓度的影响示于图3-2-18。由图3-2-18可见,低温和高压对反应是有利的。相反,反应(2)和(4)则受到抑制;环己烷异构化反应是一个等摩尔反应,压力对反应影响不大。温度对反应(3)平衡的影响示于图3-2-19。由图3-2-19可知,甲基环己烷的平衡浓度随温度的提高而上升。为抑制这一副反应,也要求催化剂在较低温度下就有高的苯加氢活性,而且在催化剂上不存在酸性中心。
(3)催化剂和催化机理 对苯加氢有催化活性的金属有:Rh,Ru,Pt,W,Ni,Fe,Pd和Co等。常用金属按活性排列为:
PtNiPd
加氢活性的比例为:
KPt：Kni：KPd=18：7：1
这表明铂的活性比镍高2.6倍。但铂的价格为镍的几百倍,因此选择镍作为催化剂活性组分更经济。如前所述,苯加氢有气相和液相两种方法,对液相加氢而言,要求催化剂是细微颗粒(粉末,粒度为20～100μm),能悬浮在反应液中进行液-固相加氢反应。考虑到反应要求低温高活性,而且苯环加氢比烯,炔加氢困难,工业上都选用骨架镍催化剂。用这种催化剂在3.5MPa的压力和不产生副反应的温度(200℃)下,反应速率很容易达到每克镍每分钟转化0.15mol苯的水平。骨架镍催化剂的制备过程为:先由镍和铝(重量比为1)在1500～1600℃下制成镍铝合金,然后研磨至粒度为0.04～0.25mm,再用氢氧化钠浸出铝,最后经洗涤和干燥得到高活性,多孔和高强度的骨架催化剂。由于活性高,在空气中极易自燃,故一般将它浸在乙醇中出售或经表面钝化处理变成不自燃的干燥粉末后出售。成品为黑色粉末,镍含量为65%,松密度为2.4g/cm3;苯的气相加氢催化剂为负载型Ni催化剂,要求载体有足够的强度承受工业条件下的机械应力,有足够的比表面积和适宜的孔径分布,能负载足够数量的镍盐(氧化镍)。此外,还要求载体对副反应没有催化活性。符合上述条件,工业上应用的载体有高纯度氧化铝球(Φ2～4mm),SiO2和硅藻土等,比表面积210m2/g,松密度0.91g/cm3,孔隙度0.4cm3/g。现在,工业上应用较多的液相催化剂牌号为法国的NiPS2,气相催化剂牌号为法国的LD143催化剂,它们都是由法国石油研究所(IFP)开发成功。除上述镍催化剂外,也有采用Ni-Pd催化剂,硫化镍和硫化钯催化剂。硫化物催化剂虽然不怕原料苯中硫化物的毒害,但要求高温(450℃)和高压(31.0MPa)。
关于催化加氢反应机理,即使像乙烯加氢这样一个简单的反应,认识也不一致。分岐主要集中在①氢是否也发生化学吸附;②作用物在催化剂表面是发生单位(独位)吸附还是多位吸附;③氢与吸附在催化剂表面的作用物分子是怎样反应的。以苯加氢生成环己烷为例,就提出了两种不同的机理,一种认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附,形成,然后发生加氢反应,生成环己烷。近年来又提出了另一种观点,认为苯分子只与催化剂表面一个活性中心发生化学吸附(即独位吸附),形成π-键合吸附物,然后吸附的氢原子逐步加到吸附的苯分子上,即
上述二种反应机理,还留待进一步实验验证。
(4)反应动力学 Louvain的动力学学派专门研究过在镍催化剂上苯加氢的反应动力学。研究表明,在骨架镍催化剂催化下,苯在高压、液相、温度低于200℃下加氢,苯转化率从低升至90%以上,反应对苯为零级,当转化率在95%以上时,对苯的反应级数变得接近于1。对氢而言,在所研究的压力范围内对氢为零级反应。实验结果示于图3-2-20。这一实验结果可用苯和氢之间的非竞争吸附来解积,并可用下列速率方程式表示:
图3-2-20 液相苯加氢反应动力学级数的实验测定
式中: bB—苯的吸附系数;
bc—环己烷的吸附系数
CB—苯的浓度;
Cc—环己烷的浓度;
PH2—氢分压.
直到转化率为90%都观察到对苯为零级反应这一现象说明苯在催化剂上强烈吸附,在0～90%这一范围内r等于k,活化能接近54.36kJ/mol。
对芳烃在高转化率下的反应级数还没有确切的解释。有可能是因为,在苯浓度很低时,bBCB项与(1+bcCc)相比变得可以忽略不计,也有可能是因为扩散阻力造成的。
对气相催化加氢,经实验测定,有如下动力学方程:
r=k*p0.5H2� (反应温度100℃)
r=k*p0.5苯*p3H2 (反应温度200℃)
上列第二式表明,当反应温度大于200℃,氢压的变化对反应速度十分敏感。
2.工艺条件的选择
(1)原料的精制 原料氢气可来源于合成气,石脑油催化重整气,石油烃蒸气热裂解气以及甲苯烷基化装置来气体,其中的氢含量可在57%～96%之间波动。原料氢气中水和CO会使催化剂中毒,可通过甲烷化让CO转变为对催化剂无毒害的甲烷。接着进行干燥以除去由甲烷化产生的水分。要求水分不得超过反应温度下水在环己烷中的溶解度,若超过,产生的游离水会导致催化剂聚结和失活。氢气中的硫(主要是H2S)太高,如超过5ul·l-1,则也要用碱液吸收精制方可投入装置使用。苯中的硫化物含量要严格控制,在反应条件下,硫化物会与催化剂反应,生成镍的硫化物和硫醇盐,例如，就噻吩而言，有下面的反应:
�
镍的硫醇盐和镍的硫化物都没有活性。当镍吸附其重量的0.5%～2%的硫时,就会完全失活。为保护催化剂的活性,延长催化剂的使用寿命要求原料苯中硫含量小于5 ul·l-1 。
(2)反应温度 液相加氢反应温度控制在180～200℃,气相加氢反应温度稍高,采用贵金属催化剂和列管式反应器时为220～370℃,采用绝热式反应器和镍催化剂时为200～350℃。在上述温度范围内,催化剂已具有足够快的反应速度,而副反应则不十分明显。
(3)操作压力 液相法一般维持在2.0～3.0MPa,以保证主反应器中液相的稳定。在此压力下,由液相蒸发带走的反应热约占总反应热的20%,其余80%由器外换热器移走。气相法操作压力为3.0～3.5Mpa。
(4)空速 IFP的NiPS2骨架镍催化剂性能优良,在硫含量为1ppm时,1kg镍可以加氢10t苯,在重量空速(WHSV)为5的条件下操作,不添加新鲜催化剂的周期寿命可长达2000h。苯的转化率在反应开始时可达99.99%,周期末降至95%。
链接
含苯废气温度为25度为什么苯是气体
（2）催化燃烧法。催化燃烧法处理含“三苯”有机废气、气量不大的工况。（3）生物法。生物法是指采用微生物对含“三苯”有机废气进行吸收，在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化变成二氧化碳，处理含“三苯”有机废气的方法主要有活性炭吸附法、适用的微生物菌种。生物法处理含“三苯”有机废气工艺的核心是生物膜。其基本原理是采用微生物繁育技术，经过培养，从而达到净化废气的目的，是在含铅、钯等贵金属催化剂的作用下，通常是将活性炭吸附和催化燃烧法结合起来同时使用、分解。这是一项新兴的技术，利用微生物菌种生长、繁殖过程吸收有机废气作为营养物质的特性，把废气中的有害成分降解为二氧化碳，产生的大量废弃活性炭容易成为二次污染，并且运行成本很高、无二次污染。先采用活性炭进行吸附提浓，然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析气进行催化燃烧、越稳定，则需要频繁的更换活性炭、水，由于扩散作用，废气中的污染物质转移到生物膜上；在适宜的环境条件下，此生物膜进行生长。此外，活性炭对其它直链的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气、繁殖过程通过微生物酶进行生物化学反应，将废气中的有机成份作为营养物质并使之降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，可以处理各种有机废气。这种方法已经很成熟且已广为使用，适用于处理高浓度的有机废气，但是如果催化剂床层温度控制不好，有发生爆炸的危险，形成生物膜层。当含有多种挥发性有机物的废气流经填料塔时、甲苯、二甲苯等有机气体，这时需要更换活性炭或对活性炭进行再生处理。这种方法适用于处理低浓度，这样可以避免产生大量的活性炭污染物、驯化、富集形成多种类特殊的微生物菌种，然后将这些微生物菌种接种在多孔的填料表面，并且运行时间越长，微生物对废气更适应，处理效果越好、催化燃烧法以及生物处理法3种。 （1）活性炭吸附法。利用专门的活性炭来吸附废气中的苯，如果废气量大或浓度较高。这种方法的关键是选择和培养高效。这是一种在催化条件下、无明火的有机废气处理方法、水和细胞组成物质，从而达到处理废气的目的。这种方法适用的浓度范围较广，投资低、运行维护简单目前，当吸附一定量的废气后，吸附容量开始下降
甲苯回收怎么做，苯类废气净化方法
苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等苯类化工原料常被作为溶剂或合成原料广泛应用于农药、油漆、涂料、油墨、印刷、橡胶溶剂等行业，而苯类有机物都具有易挥发性，生产过程中因苯类物质的挥发，常导致废气中VOCs超标，给相关生产企业带来环保压力的同时，也会因苯类原料的挥发流失，给生产企业带来经济上的损失。对此，行业通常采用活性炭（碳纤维）吸附或RTO焚烧的方式进行处理。然而，活性炭（碳纤维）吸附存在吸附回收率低、出口难达标、填料更换频繁、危废产生量大等问题；RTO焚烧虽能彻底解决尾气排放达标问题，但却无法实现回收，造成原料资源的浪费，焚烧处理过程能耗较大。因此，如何既能实现VOCs的资源化回收，又能实现尾气的达标排放，成为了行业企业的共同期盼。
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n 蓝晓废气VOCs专用处理树脂与系统技术在苯类废气处理上的优势特点
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（3）处理精度高，去除回收率高达99%以上。
（4）球形树脂吸附填料，系统运行风阻更小。
（5）处理弹性大，可承受较大风量与浓度波动。
参考资料
二甲苯污染物的处理
利用专门的活性炭来吸附废气中的苯、甲苯、二甲苯等有机气体，当吸附一定量的废气后，吸附容量开始下降，这时需要更换活性炭或对活性炭进行再生处理。这种方法适用于处理低浓度、气量不大的工况，如果废气量大或浓度较高，则需要频繁的更换活性炭，产生的大量废弃活性炭容易成为二次污染，并且运行成本很高。此外，活性炭对其它直链的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气，通常是将活性炭吸附和催化燃烧法结合起来同时使用。先采用活性炭进行吸附提浓，然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析气进行催化燃烧，这样可以避免产生大量的活性炭污染物。（2）催化燃烧法。催化燃烧法处理含“三苯”有机废气，是在含铅、钯等贵金属催化剂的作用下，在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化变成二氧化碳、水。这是一种在催化条件下、无明火的有机废气处理方法，可以处理各种有机废气。这种方法已经很成熟且已广为使用，适用于处理高浓度的有机废气，但是如果催化剂床层温度控制不好，有发生爆炸的危险。美国进口普卫欣天 猫有效防雾霾出门做好防护口罩的阻尘效率的高低是以其对微细粉尘，尤其对 2.5微 米以下的呼吸性粉尘的阻隔效率为标准。因为这一粒径的粉尘能直接入肺泡，对人体健康造成的影响最大。纱布口罩，其阻尘原理是机械式过滤，就是当粉尘冲撞到纱布时，经过—层层的阻隔,将一些大颗粒粉尘阻隔在沙布中。对于一些微细粉尘，尤其是小于2.5微米的粉尘，就会从纱布的网眼中穿过去，进入呼吸系统。防尘口罩，其滤料活性炭纤维毡垫或无纺布组成，那些小 于 2.5微米的呼吸性粉尘在穿过此种滤料的过程中。
（3）生物法。生物法是指采用微生物对含“三苯”有机废气进行吸收、分解。这是一项新兴的技术，利用微生物菌种生长、繁殖过程吸收有机废气作为营养物质的特性，把废气中的有害成分降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到处理废气的目的。这种方法适用的浓度范围较广，投资低、运行维护简单、无二次污染，并且运行时间越长，微生物对废气更适应，处理效果越好、越稳定。这种方法的关键是选择和培养高效、适用的微生物菌种。生物法处理含“三苯”有机废气工艺的核心是生物膜。其基本原理是采用微生物繁育技术，经过培养、驯化、富集形成多种类特殊的微生物菌种，然后将这些微生物菌种接种在多孔的填料表面，形成生物膜层生物膜进行生长、繁殖过程通过微生物酶进行生物化学反应，将废气中的有机成份作为营养物质并使之降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到净化废气的目的。
废弃二甲苯的处理方法
处理含“三苯”有机废气的方法主要有活性炭吸附法、催化燃烧法以及生物处理法3种。
催化燃烧法处理含“三苯”有机废气，是在含铅、钯等贵金属催化剂的作用下，在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化变成二氧化碳、水。
这是一种在催化条件下、无明火的有机废气处理方法，可以处理各种有机废气。这种方法已经很成熟且已广为使用，适用于处理高浓度的有机废气，但是如果催化剂床层温度控制不好，有发生爆炸的危险。
催化燃烧应用
催化燃烧适用于含有可燃气体、蒸气等有毒有害气体的净化，但对于含有大量尘粒、雾滴等有毒有害气体，容易引起催化床层的堵塞，使催化活性下降，从而降低净化效率。催化燃烧净化方法，几乎适用于所有排放烃类或有臭味化合物的工业生产过程。
由于废气的温度随时变化，如果催化剂不能适应一定范围内的温度变化，催化剂的性能就会下降，净化效率就会降低。因此，催化剂必须具备适应一定范围内的温度变化。
以上内容参考：百度百科-催化燃烧
发布于 2022-09-06 01:42:16 回复