有機(jī)廢氣處催化燃燒技術(shù)介紹

 

催化燃燒技術(shù)介紹

 

揮發(fā)性有機(jī)物 (Volatile Organic Compounds,簡(jiǎn)稱VOCs)是石油化工、制藥、印刷、噴漆、制鞋等行業(yè)排放廢氣中的***要污染物。該類有機(jī)物***多具有毒性并伴有惡臭 , 部分還可以致癌 , 且***都 VOCs 對(duì)臭氧層有損壞作用。傳統(tǒng)的有機(jī)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(fā)生二次污染、能耗***、易受有機(jī)廢氣濃度和溫度約束的缺陷。而新式的催化燃燒技術(shù)已由試驗(yàn)階段走向工程實(shí)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(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧參加深度氧化作用。在催化燃燒進(jìn)程中，催化劑的作用是下降反應(yīng)的活化能，一起使反應(yīng)物分子富集于催化劑外表，以進(jìn)步反應(yīng)速率。憑借催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無(wú)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(jié)省能源。有機(jī)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(dá)起燃溫度后便無(wú)需外界供熱。

 

2.2 適用范圍廣催化燃燒簡(jiǎn)直可以處理一切的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。關(guān)于有機(jī)化工、涂料、***緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、無(wú)收回價(jià)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(wú)二次污染用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上，終產(chǎn)品為無(wú)害的CO2和H2O （雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)品），且因?yàn)槿紵郎囟鹊?，能很多削減NOX的生成，因而不會(huì)形成二次污染。

 

3-催化劑及催化燃燒動(dòng)力學(xué)

 

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(guò)渡金屬氧化物催化劑和復(fù)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(duì)烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且運(yùn)用壽命長(zhǎng)、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?yàn)槠滟Y源、價(jià)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(guò)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(qiáng)的過(guò)渡金屬氧化物對(duì)CH4等烴類和CO的氧化都具有較高的催化活性，一起本錢(qián)較低，常見(jiàn)的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。***連理工***學(xué)研發(fā)的含MnO2催化劑，在條件下能消CH3OH蒸汽，對(duì)C2H4O、C3H6O、C6H6 蒸汽的也很有作用。

 

3. 1. 3 復(fù)氧化物催化劑一般以為，復(fù)氧化物之間因?yàn)榇嬖诮Y(jié)構(gòu)或電子調(diào)變等相互作用，其催化活性比相應(yīng)的單一氧化物要高。復(fù)氧化物催化劑***要有以下兩***類。

 

4-催化燃燒工藝流程

 

依據(jù)廢氣的預(yù)熱方法及富集方法，催化燃燒工藝流程可分為 3 種。

 

(1) 預(yù)熱式。預(yù)熱式是催化燃燒的根本流程方式。有機(jī)廢氣溫度在100℃以下、濃度也較低時(shí)，熱量不能自給，因而在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)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(yīng)所需的起燃溫度；燃燒凈化后的氣體在熱交換器內(nèi)與未處理的廢氣進(jìn)行熱交換，以收回部分熱量。

 

(2) 本身熱平衡式。有機(jī)廢氣溫度高且有機(jī)物含量較高，一般只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時(shí)運(yùn)用，經(jīng)過(guò)熱交換器收回部分凈化氣體所發(fā)生的熱量，正常操作下可以保持熱平衡，不需彌補(bǔ)熱量。

 

(3) 吸附-催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量***、濃度低、溫度低 , 選用催化燃燒需耗費(fèi)很多燃料時(shí)，可先選用吸附手法將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后經(jīng)過(guò)熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附成為高濃度有機(jī)廢氣（可濃縮10倍以上）后再進(jìn)行催化燃燒。不需要彌補(bǔ)熱源就可保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的挑選***要取決于：燃燒進(jìn)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(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性；熱收回率等。當(dāng)收回?zé)崃砍筋A(yù)熱所需熱量時(shí)，可完成本身熱平衡，無(wú)需外界彌補(bǔ)熱源，這是經(jīng)濟(jì)的。

 

5-催化燃燒進(jìn)程的熱平衡催化燃燒是放熱反應(yīng)，放熱量的巨細(xì)取決于有機(jī)物的品種及其含量。如能依托廢氣燃燒的反應(yīng)熱保持催化燃燒進(jìn)程繼續(xù)進(jìn)行是經(jīng)濟(jì)的操作辦法。而能否以自熱保持系統(tǒng)的正常反應(yīng)則取決于燃燒進(jìn)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(shè)3種廢氣別離含甲苯8000mg/m3、4000mg/m、2000mg/m3,催化劑相應(yīng)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(bǔ)能量之間的聯(lián)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(dá)環(huán)保排放要求。對(duì)***要含烴類污染物的石化污水處理場(chǎng)隔油池發(fā)出的廢氣進(jìn)行處理，選用蜂窩狀Pt、 Pd、Ce多組分TC79-2-2H催化劑對(duì)進(jìn)口總烴體積分?jǐn)?shù)為1000-6000μl/L的廢氣進(jìn)行催化燃燒，凈化排氣總烴體積分?jǐn)?shù)小于100μl/L，總烴去除率到達(dá)97%以上。