Өндөр цэвэршилттэй формальдегидийг хөгжүүлсэн катализаторуудаар үйлдвэрлэх

Яагаад өндөр цэвэр формальдегид чухал вэ: Үйлдвэрлэлийн хүчин зүйлс болон техникийн шаардлага

Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар формальдегид бараг цэвэр, 99.9%-иас дээш чанартай байх шаардлагатай, үгүй бол дараа нь асуудал гарч, мөнгөний алдагдал учирна. Смолоц үйлдвэрлэх үед 50 миллионд нэг (ppm) хэмжээнээс дээш жижиг хэмжээний формины хүчил ч гэсэн их асуудал үүсгэдэг. Ингэснээр смолоц урьтаж эхэлж, бүтээгдэхүүний гарцыг тус бүрээс нь ойролцоогоор 15%-иар бууруулдаг. Тэгээд юу болох вэ гэвэл? Хаягдал ихэсвэл үйлдвэрийн хаягдал цэвэрлэх зардал өсдөг. Эмийн салбарт илүү цэвэр материалыг шаарддаг. Эм үйлдвэрлэхэд ашигладаг формальдегидэд 10 ppm-аас бага формины хүчил байх ёстой, учир нь үгүй бол катализаторууд ядардаг. Бохирдсон партийн улмаас үйлдвэрлэл бүрэн зогсох тохиолдол байдаг. Наалт, инженерийн модон бүтээгдэхүүнд метанолыг 0.1%-иас доош хадгалах нь маш чухал. Үгүй бол полиацеталь үүсч, бүтцийн чухал холбоог суллана. Машин үйлдвэрлэгчид энд ч анхаардаг. Тэдний нөхцөл шаардлагын систем SCR нэгжүүдэд 99.95% цэвэр формальдегидийг шаарддаг. Доогуур ангийн материалах сульфурын нэгдлүүдийн катализаторын үйлчлэлийг зөвхөн 500 цагийн үйл ажиллагааны дараа бараг хагасаар бууруулж чаддаг. Эдгээр бүх цэвэр байдлын шаардлагууд практикт маш их ач холбогдолтой. Эдгээр нь бүтээгдэхүүний ажиллах чадвар, компаниуд хууль дүрэмд нийцэж байгаа эсэх, мөн үйл ажиллагаа ашигтай эсэхийг эцэст нь тодорхойлдог.

99,9% формальдегидийн цэвэршилттэй катализаторын загварчлалын зарчимууд

Маш өндөр цэвэршилттэй формальдегид (>99,9%) авахын тулд формальдегидийг сонгон хувиргаж, формолын хүчил болон CO зэрэг хажуугийн бүтээгдэхүүнийг дарангуйлах чадвартай катализатор шаардлагатай. Үйлдвэрийн системүүд нь металлын исэлтийн нарийн найрлага болон бүтцийн инженерчлэлийг ашиглан хувиргалтын үр дүнтэй ажиллагааг бохирдуулагчийн хяналттай тэнцвэртэй хослуулдаг.

Fe-Mo-O ба Ag-ийн суурьт катализатор ашиглан сонгомол метанолын исэлдэлт

Төмөр молибден-ийн исэл, Fe2Mo3O12 нь бат бөх хөвгүүрийн урвалжид бараг стандарт болсон. Эдгээр нь метанолыг ойролцоогоор 99.2%-иар илүүтэй хурдаар формальдегид болгон хувиргах 350-450 градус Цельсийн хооронд хамгийн сайн ажилладаг. Тэдгээрийг үр дүнтэй болгож буй зүйл бол давхар бүтэц бөгөөд энэ нь метанолыг хэт ихэд хувираалгүйгээр формальдегид болгоход шаардагдах хүчиллэг цэгүүдийг үүсгэдэг. Мөнгөний катализатор нь өөр сонголт боловч тэдгээрт 600 градус Цельсийн орчим илүү халуун нөхцөл шаардлагатай. Их температур шаарддаг ч мөнгө нь гадаргууд нь СО2 үүсгэх хангалттай хүчилтөрөгчгүй учраас 99.5% сонгон шинж чанартай илүү сайн үр дүн өгдөг. Хөндлөн хурдыг цагт 0.5-аас бага байлгаж байвал аль арга нь 99.9%-иас дээш цэвэршилттэй формальдегид үйлдвэрлэдэг тул эдгээр системүүдийг үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд найдвартай сонголтоор ашигладаг.

Mo-V-Te-Nb-O Катализатор: 5 ppm-иас бага хүхрийн хүчил, 99.95% формальдегидийн цэвэршилт

Сүүлийн үеийн Mo-V-Te-Nb-O каталигчид хүртэл 99.95% цэвэршилттэй болсон нь хурц хүчил буюу байхгүй болох юм. Эдгээр материалуудыг ийн үр дүнтэй болгож буй зүйл юу вэ? Тэдгээрийн онцгой orthorhombic M1 фазын бүтэц нь идэвхитэй ваннумын төвүүдийг тусдаа байлгаж, метанолын исэлдэлтийг саадгүй явуулах боломжийг олгож байна. Зэрэгцээд, Te4+ ба молибден-ийн холбоо формийн хүчлийн түвшнийг зөвхөн саяд 5 хэсэгт байлгаж чадаж байна. In situ XRD ашигласан судалгаанд сонирхолтой зүйл гарч ирсэн. V4+ ба V5+ харьцаа 15-20 хувьд байх үед нүүрстөрөгчийн үлдэгсэл хамгийн бага болдог. Энэ нь каталигчид дараалан 8,000 цагаас илүү хугацаагаар ажиллаж чадна гэсэн үг юм. Энэ нь 2023 онд Catalysis Today сэтгүүлд нийтшүүлсэн судалгаанд дурдсанагчаар харьцуулахад хуучин Fe-Mo каталигчид 92% илүү бохирлогч үлдээсэн байдаг тул эдгээр каталигчид хэр их цэвэршилттэй ажиллаж байгааг анхаарах хэрэг.

Хажуугийн бүтээгдэхүүнүүдийг хамгийн бага байлгах замаар формальдегидийн гарцыг хамгийн их байлгах

Илүү-ислэхийг саатуулах зориулалттай наноструктур дэмжлэг (месопорын SiO₂, Анатаз TiO₂)

Мезопорын цахиур диоксид болон анатаз титан диоксид зэрэг онцгой наноструктурлагдсан материалууд нь химийн үйл явцад ямар хэмжээний формальдегид үүсэхийг илүү сайн удирдахад үйлдвэрлэгчдэд тусалдаг. Эдгээр материалын гадаргуугийн талбай нь ихэвчлэн 500-800 квадрат метр/граммын хооронд байдаг, мөн ойролцоогоор 2-10 нанометр хүртэлх жигд зайтай поруудтай байдаг нь тэдгээрийг ажиллуулдаг. Энэ нь катализаторын идэвхтэй хэсгүүдийг эдгээр бүтэц дотор физик хязгаарлаж, уг бүтээгдэхүүнийг нүүрстөрөгчийн диоксид хүртэл бүрэн хувирч үүсэхээс саатуулдаг. Үр дүнд нь эдгээр дэвшилтэт дэмжих системийг хуучин арга замуудтай харьцуулахад формальдегидийн гарцыг 99%-иас дээш сонгон авсаар байх үед формийн хүчил буюу хажуугийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл 40-60 хувийн хооронд багасдаг. Титан диоксидийн яг анатаз хэлбэр нь хүчилтөрөгчийн бүтцэд тодорхой завсар үүсгэдэг тул электронуудын хөдөлгөөнийг сайжруулдаг. Энэ шинж чанар нь температур 300-400 хэмийн хооронд хэвийн үйлдвэрлэлийн нөхцөлд байх үед ч хүссэнгүй урвалууд явагдахаас сэргийлдэг.

Идэвхтэй гадаргын хүчилтийн хяналтын тулд ир орших DRIFTS болон XRD ашиглан Ce³⁺/Ce⁴⁺ харьцааг тохируулах

Бид ир орших DRIFTS болон XRD зэрэг аргуудыг ашиглан Ce³⁺/Ce⁴⁺ оксиханы хосыг үр дүнтэй болгохдоо, идэвхтэй хүчилтийн ялгавруудыг илүү сайн зохицуулах боломжийг олгодог. Захидалт материалын инженерчлэлээр Ce³⁺/Ce⁴⁺ харьцааг 0.7-ээс 1.2-ийн хооронд байлгах нь метанолын молекуудыг тусгайлан хязгаарлах зориулалттай хүчилтийн цэгийг үүсгэдэг. Энэхүү байгууламж нүүрстөрөгчийн цуглуулах явдлыг мөн сааруулах гэж хичнээн их хичээсэн нь маш гайхамшигтай юм. Бодит цагт XRD өгөгдлийг ажиглахад энэ тэнцвэртэй арга нь урвалын үед каталигчийг тогтвортой байлгаж, хортой формальдегидийн хольц 50-аас бага болохыг хангасан. Энэ арга нийтдээ сайн ажилладаг бөгөөд нэг удаагийн урвалаар ойролцоогоор 92-оос 95 хүртэлх хувийн формальдегидын гарцыг 99.9 хувийн цэвэр бүтээгдэхүүнээр үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Энэ нь пероксид хялбархан үүсэхгүй, хоригдолтой нүүрстөрөгчийн хуримтлал үүсэх магадлал багасдаг учраас болдог.

Бат бэхийн формальдегидийн урвалж дахь хувирал ба цэвэршилтийг тэнцвэржүүлэх

Тогтвортой давхаргын урвалууд нь ажиллуулахад энгийн бөгөөд зардлыг хэмнэх боломжтой тул томоохон формальдегид үйлдвэрлэлийн гол хэсгийг бүрдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч метанолын хувиралын хамгийн өндөр түвшинд хүрэх, бүтээгдэхүүний цэвэршилтийг 99,9%-иас багагүйгээр хадгалахын тулд хэд хэдэн чухал хүчин зүйлсийг анхаарч үзэх шаардлагатай. Ийм системүүдэд температурын хяналт маш их ач холбогдолтой. Катализаторын давхаргын дагуу температурын ялгаа нэг сантиметрт ойролцоогоор 5°С-аас давах үед иргэний сүүх шүлтийн хэт идэвхтэй исэлдэлтээс үүдэлтэй нарийн бохирдол 50 млн-д 1-ээс дээш хүрдэг бөгөөд үүнийг уг хэсэгт гарсан судалгаанд зааж өгсөн. Шинээр гаргасан олон хоолойт урвалууд нь дотор нь хөргөлтийн бүрхүүлтэй байдаг тул дулааныг илүү сайн удирдана. Энэ нь хүссэн бус хажуугийн урвалуудыг бууруулж, хувиралын түвшинг 97% орчимд байлгадаг. Хүчилтөрөгч ба метанолын хоорондох харьцааг тохируулах нь мөн адил чухал юм. Хэрэв харьцаа 1,3:1,5-аас доош унахад исэлдэлт бүрэн явагдахгүй бөгөөд гарцын хэмжээ 90%-иас доош унана. Хэт их хүчилтөрөгч нь харин нүүрстөрөгчийн диоксид үүсгэдэг. Ихэнх үйлдвэрүүд материалууд урвалд ямар хугацаанд оролцож байгааг тохируулахын тулд бодисын найрлагаар жинхэнэ цагийн дарааллаар хиймэл шинжилгээ хийдэг. Орших хугацааг хагас секундээс бага болгон багасгах замаар үйлдвэрлэгчид формальдегидийн хэмжээг 5 ppm-иас хамаагүй доогуур байлган нийтлэг үйлдвэрлэлийн чадавхийг алдалгүйгээр хадгалж чаддаг.

Гол үр дүнтэй зохицуулах хэрэгслүүд

• Дулааны удирдлага : Ширэмний халуурын бүс нь тэнхлэгийн чиглэлд температурын хэлбэлзлийг 70%-иар бууруулдаг
• Хоолны бүрэлдэхүүн : Автомжуулсан харьцааны хяналтын төхөөрөмжүүд нь стехиометрийн нарийцайг ±0.05 нэгжээс хэтрүүлэхгүй байлгадаг
• Катарагийн шат : Давхар Fe-Mo-O болон Ag давхаргууд дараалан формальдегидийн хувирал болон хортой нэмэлсийг цэвэрлэхийг үр дүнтэй болгодог

Энэхүү нэгтгэсэн арга нь бат бөх хэвтээ системд формальдегидийн цэвэршилтийг 99.95%-д хүртэл, формийн хүчлийн агуулгийг 3 ppm хүртэл хүрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд эзэлхүүний нэвтрэлт бага байх эдгээр системийг буцалсан давхар бага байдалтай харьцуулахад байдал бүтээгдэхүүнийг илүү сайн хянах боломжийг олгодог.

Түгээмэл асуулт

Өндөр цэвэршилттэй формальдегидийн үйлдвэрлэлд ямар ач холбогдолтой?

Өндөр цэвэршилттэй формальдегид нь үр дүнтэй смолын үйлдвэрлэлийг хангах, эмийн үйлдвэрлэлийн бүтэн байдлыг хадгалах, инженерийн модон бүтээгдэхүүний наалтын чанарыг сайжруулах, автомашинд катарагийн хордлогыг саатуулах, бүтцийн наалтын сулралыг багасгах зэрэг аргаар нөлөөллийн хяналтыг сайжруулахад маш чухал.

Катарагчид 99.9% формальдегидийн цэвэршилтийг хэрхэн хангах?

Катаwрууд нэмэлт бүтээгдэхүүнийг дарангуйлах замаар метанолийг сонгон хувиргаж, маш өндөр цэвэршилттэй формальдегидийг үүсгэдэг. Үйлдвэрлэлд үр дүнтэй хувиргалт, цэвэршилтийг хангахын тулд нарийвчлалтай металл оксидын найрлагыг ашигладаг.

Формальдегидийн үйлдвэрлэлд наноструктэй дэмжлэгүүд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг?

Мезопорын цахиулаг, анатазын титанийн диоксид зэрэг наноструктэй дэмжлэгүүд илүүдэхийд оксиджихийг дарангуйлах, формины хүчлийн зэрэг нэмэлт бүтээгдэхүүнийг багасгах, формальдегидийн өндөр гарц, сонгомолыг хадгалан байршуулдаг.

Тогтмол хэвтээ реакторуудыг томоохон хэмжээний формальдегидийн үйлдвэрлэлд яагаад илүүд үздэг?

Тогтмол хэвтээ реакторууд нь энгийн бөгөөд зардлын хувьд хэмнэлттэй, температурыг, хүчилтөрөгсөд-метанолын харьцааг, орших хугацааг нарийвчлан удирдварлах замаар метанолийн хувиргалтын түвшин, формальдегидийн цэвэршилтийг өндөр түвшинд хадгалдаг тул илүүд үздэг.