挥发性有机化合物挥发性)和氮氧化物是主要贡献者光化学臭氧的形成。在1999年,欧盟采用了溶剂挥发性有机化合物排放指令(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba),应该实现的目标,2007年投入使用。wood-coating过程都必须遵循VOC溶剂排放指令。根据我们的经验,溶剂排放wood-coating过程通常包括乙醇和醋酸正丁酯(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)醋酸正丁酯的典型的溶剂气味。gydF4y2Ba

最可行的减排技术destruction-based混合物不同的挥发性有机化合物的仪器,也就是说,热催化氧化和生物降解。如果总挥发性有机化合物的浓度不是很高,催化焚烧与热回收是最具成本效益的替代gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba]。工业规模的正常操作温度在溶剂催化VOC焚烧炉排放减少gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ,但这要取决于VOC化合物的氧化(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。例如,海耶斯和Kolaczkowski报告的最低反应器入口温度gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba)不同gydF4y2Ba 190年gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 来gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 。可进一步提高催化焚烧的经济利用热回收系统,此外,焚化炉的操作可能是自热式,这意味着不需要额外的排放气体的加热来维持氧化反应。自热式操作可以实现在实践中,例如,借助倒流和再生热交换器(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

一般来说,有几个进程或操作参数可能影响总氧化挥发性有机化合物的仪器。这些包括,例如,集中排放气体,气体时空速(GHSV),排放气体的温度和水分含量。在这项研究中,不同的参数对氧化过程的影响,在实验室研究了醋酸正丁酯。进行类似的研究对新鲜和工业岁Pt /gydF4y2Ba 艾尔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 催化剂。本研究的目的是确定最优工艺条件对催化焚烧醋酸正丁酯以及找出重要的在实践中这些参数的影响。计算机辅助统计实验设计是作为一种工具在实验设计中,并在评价结果。讨论的结果是在倒流的过程中,“自工业过程相关的这一研究是由倒流。此外,工业老化Pt /gydF4y2Ba 艾尔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 催化剂进行了倒流焚化炉。gydF4y2Ba

本研究的目标是确定最优工艺条件对催化焚烧醋酸正丁酯和找出意义水平选择的参数。实验数据分析与统计设计软件为了还一个新的见解的同时影响几个工艺参数。表gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba显示了一系列实验表明更高和更低的参数值。图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba显示响应(醋酸正丁酯转换)岁新鲜和巨石。一般来说,转换达到相当高(94%以上)在所有实验。老年人催化剂似乎比新鲜给略小的转换值,这意味着实际上已经失去了活动的催化剂在老龄化的25个月。这一点尤其观察到更高GHSV值(实验5 - 8和13 - 16)。它也可以清楚地看到从图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba低GHSV给高转换值,正如所料,但GHSV似乎最大的醋酸正丁酯主要影响转换相比,其他参数的影响。gydF4y2Ba

得到更详细的信息,反应是装有MODDE计划的援助。一般来说,反应表明,参数的拟合研究也有类似的对醋酸正丁酯的转化率的影响独立的催化剂是否新鲜或aged-the意义的参数没有改变。参数的计算影响新鲜和老化催化剂提出了数字gydF4y2Ba 2(一个)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba 2 (b)gydF4y2Ba,分别。在更多的细节,所有的单一效应以及交互条款包含在图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba,即使所有这些术语的影响并不显著。错误显示在每个单独effect-indicating酒吧。如果误差大于计算效果,效果可以从最后删除模型。gydF4y2Ba

当拟合模型的有效性(高)与方差分析评价,结果表明,该模型在统计学上显著的置信水平为95%。多个模型的相关系数的平方,即响应变化百分比用模型来解释,gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 新鲜和催化剂分别为0.976和0.986岁。响应变化百分比的预测模型,gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 新鲜的,0.945和0.968岁的催化剂。然而,人们必须记住,模型是有效的只有在使用范围的参数。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 2(一个)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 2 (b)gydF4y2Ba表明GHSV对转换主要有最大的和消极的影响,也就是说,当GHSV增加,转化率却降低了。此外,GHSV是更重要的在低温的影响,更重要的是年龄比新鲜催化剂催化剂。由于所选温度水平,模型反应发生在传质限制区域(见图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。GHSV动作反应的增加略接近开关从产品化阶段,反应动力学传质控制的地区。在传质限制区域,首先受到孔隙扩散反应速率(在较低温度级别),后来由散装扩散。这会影响明显的反应速率,在更多的细节,大部分催化反应的传质阶段。这一步反应较小的相对比其他步骤的反应(即温度依赖性。,孔隙扩散、吸附、表面反应),但它更受流条件。转换也受这一事实反应物在催化剂的停留时间在更高GHSV水平也小于GHSV较低水平。gydF4y2Ba

温度的第二大,但积极的影响转换,因此,当温度增加了转换也增加。随着实验进行了传质面积有限,增加温度升高反应速率明显小于减少GHSV。例如,大部分分子扩散速率不同约gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 虽然表面反应取决于温度指数根据阿伦尼乌斯法律。几位作者gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba)报道,如果催化焚烧炉操作自热式倒流,微小的变化,例如,在流量、进口温度和浓度可能不会影响最终转换。这是由于温度剖面的拟定的状态操作在管式反应器的中心附近的一个最大值反应堆,并慢慢向振荡反应堆的媒体当流动方向发生了变化。这种效应被称为热收集器,它可以用来实现和保持较高的反应温度相比,直流的反应堆。高催化剂表面温度相比,大部分气体温度也可能形成once-trough系统由于放热反应。在直流系统中,这个温度最大值接近出口的催化剂gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

第三重要的是温度和GHSV之间的相互影响。它可以看到从图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba,相互影响是积极和增加的最终转换醋酸正丁酯。一般来说,其他参数的影响增强GHSV更高价值。然而,更高的温度平衡这种效果。如果我们考虑点火曲线呈现在图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,增加GHSV点火曲线向高温地区。如果反应温度保持不变,醋酸正丁酯的转化率降低。当温度增加,醋酸正丁酯的转化率提高。在较高的流速,化合物没有尽可能多的时间来反应催化表面在低流速,因此,需要更高的温度提高表面反应,这样类似的氧化效率的醋酸正丁酯GHSV水平可以维持。在这项研究中使用的温度范围内,热(即。,gas phase) conversion of n-butyl acetate is less than 30% and it may only have a minor effect on the end conversion [ 3gydF4y2Ba]。如果考虑GHSV值在实践中,它也倒流系统报道,过高GHSV可能灭绝的反应由于太短接触时间在一定的反应温度(gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

浓度的影响是第四重要的影响评估。浓度有更重要的影响在转换GHSV比低GHSV高水平。更高的浓度可以解释的积极的影响,例如,增加温度。这种效果是最明显的在较低的温度水平和高GHSV水平反应阶段时离开体积传质控制阶段的反应。当有更多可用的醋酸正丁酯,反应生成热、表面反应增强,只要有足够的氧气。进行这些实验在精益条件,盈余氧气是可用的。除了表面反应,化学吸附和解吸阶段可能会增强,因为它们比孔隙更依赖于温度和体积传质阶段。好注意,在工业倒流应用程序中,氧化醋酸正丁酯的2000 ppm,足以让自热式操作。“热效应”,然而,可能不是唯一的解释在较高的浓度水平,增强转换也反应在催化剂表面的概率增加更多反应分子中存在的反应混合物。尤其更明显的影响在实验室的实验中,在自热式操作,甚至不在绝热条件。gydF4y2Ba

尽管缺乏先前信息氧化溶剂的化合物在水的存在,甲烷氧化(在水的存在)研究了奇效。已经观察到,对Pd /水有抑制作用gydF4y2Ba 艾尔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 催化剂(gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba)以及Pt-Pd /gydF4y2Ba 艾尔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 催化剂(gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba]。相反,李et al。gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba)报道,水蒸气可能有促进甲烷的催化氧化效果有限公司/锰混合氧化物。记住,甲烷和醋酸正丁酯的氧化机制是不同的,这是发现在醋酸正丁酯氧化2.5卷- %的水没有任何明显影响醋酸正丁酯的转换,一般来说(见图gydF4y2Ba 2(一个)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba 2 (b)gydF4y2Ba)。然而,轻微的减少水对最终转换的影响似乎取决于GHSV的值,浓度和温度。gydF4y2Ba

在我们之前的研究gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba),它已被观察到接近催化剂点火温度形成的一些产品。这些产品通常部分氧化化合物逃离前的催化剂表面氧化。这些有机化合物分子量小于醋酸正丁酯和这些化合物的质量以及数量很大程度上取决于使用的催化剂。通过产品的形成进一步下降,当温度增加,醋酸正丁酯转换收益100%。当醋酸正丁酯的转换并不完整,在这些实验中,它是由产品引人注目,也要考虑可能的形成,也就是说,选择性的催化剂。产品形成后还在这些实验,结果表明,一些有机产品在这些实验条件下形成。总浓度检测到产品总是小于20 ppm,即使是在最坏的情况下。形成的产品稍微重要当GHSV在更高的水平。这可以解释为较短的停留时间内的反应物反应堆。有趣的是,在更高水平的GHSV和温度,湿度有所减少形成有机的产品。 However, at the same time end conversion is very slightly decreased. Perhaps water molecules occupy sites where n-butyl acetate is adsorbed and as conversion of n-butyl acetate is suppressed, also the formation and escape of by products is suppressed as well. Confirmation of this would, however, require much deeper studies on the mechanism of n-butyl acetate oxidation in the presence of moisture than studies carried out in this case. Ageing, in this case, did not change the formation of by products significantly. Only a slight increase in the by product formation is observed when the GHSV is at the higher level and temperature is at the lower level.

在实验过程中,新鲜催化剂的表面积打赌它的初始值略有下降(65.2gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ggydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )。然而,提高了催化剂的活性可能进一步煅烧催化剂(gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。老年人的选择价值和点火温度催化剂从初始值没有明显变化在这些实验中,只有转换结束后明显改善实验(见图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。看来,老年人已经再生催化剂在实验过程中,这表明,轻微的失活是可逆的。启动曲线的形状(图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba岁)催化剂在阶乘实验表明孔隙堵塞可能失活机制之一。毛孔阻塞可能是因为可口可乐在含碳化合物的氧化形成的再生催化剂可以进行,例如,通过增加温度瞬间(参见图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba岁之前和之后)。gydF4y2Ba

求和的结果表明,增加操作温度和入口浓度,并减少GHSV提高醋酸正丁酯的转换。水分只有轻微影响,甚至当温度的增加而减少。这些结果说明更俱视觉图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

实验进行了接近最优(见图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba),因此明确限制参数的最佳地区醋酸正丁酯氧化不存在根据这些实验。然而,在实践中,例如,温度有一个极限值由于供热成本和建筑材料的耐久性焚化炉。进一步,这集限制最大GHSV当总氧化醋酸正丁酯。浓度受限于可燃性限制法规。例如,在芬兰的最大限度VOC浓度爆炸下限的25%,这意味着在实践中大约有8 g的溶剂在1gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 空气(gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]。此外,正如上面讨论文学和表演,这些结果并不直接适用于催化焚烧炉,运营倒流。gydF4y2Ba

根据这项研究,空间速度,浓度,温度,和水对催化剂的活性有影响,如预期。GHSV最大的和消极的影响在Pt /醋酸正丁酯的转换gydF4y2Ba 艾尔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 催化剂。GHSV之间的相互作用和温度的影响更重要比浓度醋酸正丁酯氧化。增加温度和浓度和减少GHSV提高氧化。水分(2.5%)只有一个小减少影响醋酸正丁酯转换,但它也有些有机的形成降低了产品。类似的结果用新鲜和衰老的催化剂。然而,老年人催化剂更受到比新鲜GHSV变化的影响。这些结果和所使用的模型是有效的只有在实验区域,在传质,在这种情况下,把有限的地区醋酸正丁酯的催化氧化。gydF4y2Ba