催化燃烧脱除空气中苯和乙酸乙酯

    一、实验目的

考察不同反应温度和气体流量下，506TJW和506TJW-1两种催化剂对空气中100ppm苯和乙酸乙酯的脱除能力，筛选出最佳反应温度和流量应用于环保工程。

    二、实验原理

催化燃烧是借助催化剂在低起燃温度下（200-400℃）进行无火焰燃烧，并将空气中有机物氧化分解成二氧化碳和水的技术。

催化燃烧处理有机废气的优点：1起燃温度低，能量消耗少。2使用范围广，适应氧浓度范围大。3净化效率高无二次污染，且燃烧缓和，运转费用少。4操作管理方便，可长期运行。

三、实验内容

1、250-350℃，500-800ml/min范围内，506TJW对空气中苯和乙酸乙酯的脱除能力

2、250-400℃，250-800ml/min范围内，506TJW-1对空气中苯和乙酸乙酯的脱除能力

3、气相色谱法检测催化反应后的尾气，筛选出最佳反应温度和流量。

    四、实验器材

    高温管式炉                                                龙口先科

    石英反应管(长500mm，内径10mm)                                                        大连玻璃厂

    原料气（以空气为底气，含98ppm的乙酸乙酯、101ppm的苯）    大连大特

       GC-7900气相色谱(配SPL进样器、FID检测器)                                         天美中国

    色谱柱（40m×0.53mm×0.1um的SE-54毛细柱）                 大连中汇达

    自动六通阀（定量管0.2ml）                                  美国Vacol

    氢气、空气发生器                                          北京汇龙

    高纯氮气                                                  大连大特

    五、实验步骤

        (一)标准曲线绘制

1、气相色谱调节开机，设定柱温40℃，进样器150℃，检测器200℃

2、色谱各部件升至设定温度后，FID点火并观察基线

3、将原料气通入自动六通阀，使其充满六通阀定量管。

4、进样，并用以原料气为标样绘制单点标准曲线

图一   原料气色谱图

(二) 506TJW型催化剂最佳反应条件筛选

1、将1g催化剂装入石英反应管，并将反应管置于管式炉中，设定加热温度为250℃

2、管式炉升至设定温度并稳定后，将原料气以500ml/min流速通过反应管

3、将反应后尾气通入气相色谱自动六通阀，测定乙酸乙酯和苯在反应后气体中的含量。

4、改变反应温度为300℃和350℃，分别测定反应尾气中乙酸乙酯和苯的含量。

5、在350℃下，调节原料气流量为800ml/min，测定反应尾气中乙酸乙酯和苯的含量。

图二   506TJW型催化剂250℃、500ml/min色谱图

图三   506TJW型催化剂300℃、500ml/min色谱图

图四   506TJW型催化剂350℃、500ml/min色谱图

图五   506TJW型催化剂350℃、800ml/min色谱图

(三) 506TJW-1型催化剂最佳反应条件筛选

1、将1g催化剂装入石英反应管，并将反应管置于管式炉中，设定加热温度为250℃

2、管式炉升至设定温度并稳定后，将原料气以500ml/min流速通过反应管

3、将反应后尾气通入气相色谱自动六通阀，测定乙酸乙酯和苯在反应后气体中的含量。

4、改变反应温度为300℃和350℃，分别测定反应尾气中乙酸乙酯和苯的含量。

5、在300℃下，调节原料气流量为250ml/min，测定反应尾气中乙酸乙酯和苯的含量。

6、调节原料气流量为800ml/min，温度分别为350℃和400℃，测定反应尾气中乙酸乙酯和苯的含量。

图六   506TJW-1型催化剂250℃、500ml/min色谱图

图七   506TJW-1型催化剂300℃、500ml/min色谱图

图八 506TJW-1型催化剂300℃、250ml/min色谱图

图九 506TJW-1型催化剂350℃、500ml/min色谱图

图十 506TJW-1型催化剂350℃、800ml/min色谱图

图十一 506TJW-1型催化剂400℃、800ml/min色谱图

    六、实验结果

    表一506TJW型催化剂实验数据

表二506TJW-1型催化剂实验数据

    七、实验结论

针对空气中约100ppm的乙酸乙酯和苯，506TJW型催化剂(见表二)在250℃、500时已经可以完全脱除空气中的乙酸乙酯，但此温度下仅能脱除约60%的苯；反应管升温至300℃，基本可脱除苯（小于10ppm）。

       506TJW-1型催化剂对乙酸乙酯脱除作用稍差，反应管温度升至400℃，色谱图上仍可见乙酸乙酯色谱峰。由表二可见，该催化剂在300℃，250 ～500 ml/min流量的反应条件下，对苯和乙酸乙酯有良好的脱除能力。如加大流量，需升高反应温度。