有機廢氣處催化燃燒技術介紹

 

催化燃燒技術介紹

 

揮發性有機物 (Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)是石油化工、制藥、印刷、噴漆、制鞋等行業排放廢氣中的***要污染物。該類有機物***多具有毒性并伴有惡臭 , 部分還可以致癌 , 且***都 VOCs 對臭氧層有損壞作用。傳統的有機廢氣凈化辦法有吸附法、冷凝法和直接燃燒法等 , 但它們有易發生二次污染、能耗***、易受有機廢氣濃度和溫度約束的缺陷。而新式的催化燃燒技術已由試驗階段走向工程實踐。

 

1-催化燃燒的根本原理

 

催化燃燒是典型的氣-固相催化反應，其實質是活性氧參加深度氧化作用。在催化燃燒進程中，催化劑的作用是下降反應的活化能，一起使反應物分子富集于催化劑外表，以進步反應速率。憑借催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下發生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，一起放出很多熱。

 

2-催化燃燒的***色

 

2.1 起燃溫度低，節省能源。有機廢氣催化燃燒與直接燃燒比較，具有起燃溫度低、能耗低的顯著***色。在某些情況下，催化燃燒到達起燃溫度后便無需外界供熱。

 

2.2 適用范圍廣催化燃燒簡直可以處理一切的烴類有機廢氣及惡臭氣體。關于有機化工、涂料、***緣材料等行業排放的低濃度、多成分、無收回價值的廢氣，選用吸附-催化燃燒法的處理作用。

 

2.3 處理功率高，無二次污染用催化燃燒法處理有機廢氣的凈化率一般都在95%以上，終產品為無害的CO2和H2O （雜原子有機化合物還有其他燃燒產品），且因為燃燒溫度低，能很多削減NOX的生成，因而不會形成二次污染。

 

3-催化劑及催化燃燒動力學

 

3. 1 催化劑品種燃燒型催化劑的品種比較多，按活性成分***體可分為貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑和復氧化物催化劑3***類。

 

3. 1. 1 貴金屬催化劑Pt、Pd、Ru等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且運用壽命長、適用范圍廣、易于收回，因而是常用的廢氣燃燒催化劑。如我***早選用的Pt2Al2O3催化劑就歸于此類催化劑。但因為其資源、價格昂貴、耐中毒性差，因而，人們一直在盡力尋覓替代品，盡量削減其用量。

 

3. 1. 2 過渡金屬氧化物催化劑作為貴金屬催化劑的替代品，氧化性較強的過渡金屬氧化物對CH4等烴類和CO的氧化都具有較高的催化活性，一起本錢較低，常見的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。***連理工***學研發的含MnO2催化劑，在條件下能消CH3OH蒸汽，對C2H4O、C3H6O、C6H6 蒸汽的也很有作用。

 

3. 1. 3 復氧化物催化劑一般以為，復氧化物之間因為存在結構或電子調變等相互作用，其催化活性比相應的單一氧化物要高。復氧化物催化劑***要有以下兩***類。

 

4-催化燃燒工藝流程

 

依據廢氣的預熱方法及富集方法，催化燃燒工藝流程可分為 3 種。

 

(1) 預熱式。預熱式是催化燃燒的根本流程方式。有機廢氣溫度在100℃以下、濃度也較低時，熱量不能自給，因而在進入反應器前需要在預熱室加熱升溫。一般選用煤氣或電加熱將廢氣升溫至催化反應所需的起燃溫度；燃燒凈化后的氣體在熱交換器內與未處理的廢氣進行熱交換，以收回部分熱量。

 

(2) 本身熱平衡式。有機廢氣溫度高且有機物含量較高，一般只需要在催化燃燒反應器中設置電加熱器供起燃時運用，經過熱交換器收回部分凈化氣體所發生的熱量，正常操作下可以保持熱平衡，不需彌補熱量。

 

(3) 吸附-催化燃燒。當有機廢氣的流量***、濃度低、溫度低 , 選用催化燃燒需耗費很多燃料時，可先選用吸附手法將有機廢氣吸附于吸附劑上進行濃縮，然后經過熱空氣吹掃，使有機廢氣脫附成為高濃度有機廢氣（可濃縮10倍以上）后再進行催化燃燒。不需要彌補熱源就可保持正常運轉。有機廢氣催化燃燒工藝的挑選***要取決于：燃燒進程的放熱量 , 即廢氣中可燃物的品種和濃度；起燃溫度 , 即有機組分的性質及催化劑活性；熱收回率等。當收回熱量超越預熱所需熱量時，可完成本身熱平衡，無需外界彌補熱源，這是經濟的。

 

5-催化燃燒進程的熱平衡催化燃燒是放熱反應，放熱量的巨細取決于有機物的品種及其含量。如能依托廢氣燃燒的反應熱保持催化燃燒進程繼續進行是經濟的操作辦法。而能否以自熱保持系統的正常反應則取決于燃燒進程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量收回率、廢氣的初始溫度等條件。以含甲苯的廢氣凈化為例，設3種廢氣別離含甲苯8000mg/m3、4000mg/m、2000mg/m3,催化劑相應的起燃溫度別離為200℃、250℃、300℃ , 廢氣的初始溫度別離為30℃、 150℃，熱交換器功率與需彌補能量之間的聯系。

 

6-催化燃燒的使用

 

6. 1 溶劑類污染物的凈化處理這類污染物量***面廣，***要是三苯（苯、甲苯和二甲苯）、酮類、醇類及其他一些含氧衍生物等。選用吸附-催化燃燒法管理彩印廠三苯廢氣，管理前廢氣濃度為1320mg/m3，管理后濃度小于50 mg/m3，到達環保排放要求。對***要含烴類污染物的石化污水處理場隔油池發出的廢氣進行處理，選用蜂窩狀Pt、 Pd、Ce多組分TC79-2-2H催化劑對進口總烴體積分數為1000-6000μl/L的廢氣進行催化燃燒，凈化排氣總烴體積分數小于100μl/L，總烴去除率到達97%以上。