催化燃燒技術凈化有機廢氣

 

有機廢氣通常含有揮發性有機化合物(VOCs)。2013年，環境保護部發布的《揮發性有機化合物(VOCs)防治技術政策》指出，VOCs污染防治應遵循源頭控制、過程控制與末端治理相結合的綜合防治原則。要求到2020年，基本實現從原料到產品、從生產到消費全過程的VOCs減排。在有機廢氣的末端處理過程中，催化燃燒技術適用于處理***流量、低濃度的有機廢氣，符合當今社會倡導的高效、低耗、節能、環保的理念。

 

1、催化燃燒法的應用***點

 

催化燃燒技術(AOGC)是一種典型的氣固催化反應，其本質是用活性氧深度氧化有機物。這種有機物的氧化發生在固體催化劑表面，使有機分子富集，反應速率提高。在催化劑的幫助下，反應活化能降低，使其在較低的起燃溫度下無焰燃燒，產生CO 2、N 2和H 2 O，釋放***量熱量。與傳統的火焰燃燒相比，催化燃燒具有以下***點。

 

(1)無火焰燃燒，安全性***，凈化率***于95%。

 

(2)對可燃組分濃度和熱值限制少，起燃溫度低，能耗少，運行成本低。

 

(3)適用于較寬的氧濃度范圍，便于操作和管理燃燒緩解。

 

(4)低起燃溫度極***地抑制了高溫空氣中燃燒N2形成熱NO _ x。同時，選擇性催化限制了燃料中含氮化合物(RNH)的氧化過程，使***部分形成氮(N 2)，從而減少二次污染。

 

(5)催化燃燒可以處理幾乎所有成分復雜的有機廢氣，如烴類和惡臭氣體，應用范圍很廣。對有機化工、涂料、***緣材料等行業排放的低濃度、多組分、無回收價值的有機廢氣有很***的處理效果。

 

缺點是工藝條件嚴格，廢氣中不應含有影響其使用壽命和凈化效率的催化劑毒物或塵粒霧滴。因此，有機廢氣必須采用催化燃燒技術進行預處理。其次，為了防止催化劑中毒，不適合處理燃燒過程中產生的***量硫氧化物和氮氧化物。

 

2、催化劑的組成和活性

 

2.1催化劑和載體

 

催化劑通常由活性組分、助劑和載體等組成。催化反應的活性組分負載在比表面積較***的載體上。在催化反應中，載體不僅可以負載和分散活性組分，還可以提高催化劑的穩定性、選擇性和活性。因此，催化劑的活性不僅取決于催化劑活性組分的分布，還取決于載體的粒徑和化學狀態，即催化劑載體對催化效果和壽命有很***影響。催化劑的活性組分可分為貴金屬和非貴金屬氧化物:貴金屬鉑和鈀是低溫催化燃燒***常用的催化劑，具有催化活性高、抗毒性***的***點，缺點是活性組分容易揮發和燒結，價格昂貴；非貴金屬催化劑主要包括銅、錳、鉻等過渡金屬的氧化物和鈣鈦礦型復合氧化物催化劑，價格相對較低，高溫和熱穩定性***，但缺點是催化活性相對較低，起燃溫度要求高。

 

2.2催化劑中毒主要有三種類型及催化劑中毒的防治。

 

(1)催化劑完全中毒。毒物與催化劑的活性中心形成一種結合力強的物質，一般方法無法去除或根本無法去除。

 

(2)催化反應的抑制。

 

鹵素和硫的化合物容易與活性中心結合，這種作用是可逆的。

 

(3)沉積覆蓋活動中心。燃燒產生的積碳、陶瓷粉塵等顆粒物堵塞活性中心，影響催化劑的吸附能力，降低其活性。

 

減少催化劑活性衰減的措施有:(1)根據操作程序準確控制反應條件；廢氣預處理，防止催化劑中毒；當碳沉積在催化劑表面時，吹入過量的空氣，提高燃燒溫度，除去沉積在表面的碳；改進催化劑制備工藝，提高催化劑的耐熱性和抗中毒能力。

 

3、催化燃燒過程

 

根據廢氣的預熱方式和富集方式，催化燃燒過程可分為預熱方式、自然熱平衡和吸附-催化燃燒三種。

 

3.1預熱類型

 

當有機廢氣的溫度和濃度較低時，需要在進入反應器前在預熱室加熱，燃燒凈化后的氣體在換熱器中與未處理的廢氣進行熱交換，回收部分熱量。

 

3.2自熱平衡公式

 

當有機廢氣溫度高于起燃溫度且有機物含量較高時，換熱器回收部分熱量，無需補充熱量即可維持正常運行下的熱平衡。

 

3.3吸附-催化燃燒

 

當有機廢氣氣體流量***、濃度低、溫度低，催化燃燒需要消耗***量燃料時，可以通過吸附手段將有機廢氣吸附在吸附劑上進行濃縮，然后用熱空氣將有機廢氣脫附，成為濃縮的高濃度有機廢氣，再進行催化燃燒。有機廢氣中反應物***先擴散并吸附到催化劑表面；被吸附的反應物和氧氣通過催化劑表面的化學鍵重新結合，發生化學反應；***后，產物從催化劑表面脫附，離開催化劑表面并擴散到周圍介質中。濃縮有機廢氣實現自身熱平衡運行時，無需外部補充熱源。

 

4、有機廢氣催化燃燒技術進展

 

4.1催化燃燒在汽車尾氣凈化中的應用

 

汽車尾氣的催化凈化是通過安裝在汽車后部的催化轉化器，將排氣管中的CO、CH、NO _ x轉化為CO2、H2O和N2。這種催化劑是一種三效催化劑。為防止催化劑中毒，必須使用低硫和低鉛含量的燃油。在存在***量過量氧氣的情況下，開發具有原位NO _ x還原能力的催化劑，可以為汽車發動機節約25%的燃料。隨著新材料的應用和低硫汽油的普及，催化燃燒技術具有廣闊的市場前景。

 

4.2催化燃燒在處理有機氣體中的應用

 

催化燃燒技術用于處理240℃-260℃和8000r的二惡英氣體？在h-1轉速下，二惡英去除率達到99%，二惡英濃度可降至0.1ng/m 3以下。廢氣中的二惡英前體如多氯二苯并呋喃基本完全分解，氮氧化物經過選擇性催化還原反應生成無害的氮。

 

4.3催化燃燒在工業有機廢氣處理中的應用

 

有機揮發性化合物的使用和排放涉及石油化工、油漆、涂料、輪胎制造等工業生產過程。如果這些揮發性有機化合物(VOCs)未經處理直接排放到***氣中，會造成嚴重的環境污染。催化燃燒凈化技術通過在催化劑表面深度氧化，將有機分子轉化為無害的二氧化碳和水。催化燃燒技術已經從實驗轉向工程實踐，并逐漸應用于石油化工、農藥、印刷、涂料等行業的有機廢氣凈化。