催化燃烧

概述:催化燃烧是典型(xíng)的(de)气一固相催化(huà)反应,其实质是活性氧参与深度氧化作用。在(zài)催化燃烧过(guò)程中,催化剂(jì)的作用(yòng)是降低活化能,同时使反应(yīng)物分(fèn)子富集于表面提高了反应(yīng)速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起(qǐ)燃温度条件下,发(fā)生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出(chū)大量热能,其反应(yīng)过程为:

 

一(yī)、催化燃烧的特点

1、起燃温度低.节(jiē)省能源(yuán)。有机废气催化燃烧与直接燃烧(shāo)相(xiàng)比,具有起燃温度低,能耗小(xiǎo)的显著特点。在某(mǒu)些情况下,达到起(qǐ)燃温度后便无需外(wài)界(jiè)供(gòng)热

2、适用(yòng)范围广。催(cuī)化燃(rán)烧(shāo)几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂(tú)料、绝缘材料等行业排放的低浓(nóng)度、多成分、又没有(yǒu)回收价值的废(fèi)气,采用吸附一催化燃烧(shāo)法(fǎ)的处理效(xiào)果更好。

3、处理效率高,无二次污染用催(cuī)化燃烧法处理(lǐ)有机废气的净化率一般都(dōu)在95%以上,最终产物为无害的CO2和(hé)H2O,因此无二(èr)次污染问题。此外(wài),由于温度低,能大量减少NOx,的生成。

 

二(èr)、催化(huà)剂的组(zǔ)成和活性

1、催化(huà)剂及载体

催化剂通常都(dōu)是由活性成分、助剂和载(zǎi)体等组成,催(cuī)化反应(yīng)的活性组分负载在较大比表面积的载体(tǐ)上,在催化反应中,载体的作(zuò)用除了负载分散活(huó)性组分外,还(hái)可以增加催化(huà)剂的稳定性(xìng)、选择性和(hé)活性等。所以,催化剂的活性不仅依赖于催化剂(jì)活(huó)性组分的分布,还依赖(lài)于载体颗粒大小和(hé)化学状(zhuàng)态,即(jí)催化剂(jì)载(zǎi)体对催(cuī)化(huà)效果和寿命有很大(dà)的影响。催化剂(jì)活(huó)性成分可分(fèn)为贵(guì)金(jīn)属、非贵金属氧化物:贵金(jīn)属Pt、Pd是低温催化燃烧最常用(yòng)的催化剂,其优点是具有较高的(de)催(cuī)化活性、良(liáng)好的(de)抗毒(dú)性,缺(quē)点是活性组分容易挥发和烧结,其次是价格(gé)昂贵;非(fēi)贵金属催化剂主要有过渡金属铜、锰、铬(gè)等的氧化物以及钙钛矿型复合氧(yǎng)化物催化剂,价格相对较(jiào)低(dī),耐高温热稳(wěn)定性较好,不足之处是催化活性相对较低(dī),起燃温度要求较高(gāo)。

2、催化剂中毒及防治催化剂(jì)中(zhōng)毒(dú)主要(yào)有三(sān)种(zhǒng)类型

(1)催化剂完全(quán)中毒。毒物与催(cuī)化剂活性中心生成(chéng)了结合力很(hěn)强的物质,不(bú)能用一般(bān)方法将它去(qù)除或根本(běn)无(wú)法去除。

(2)抑(yì)制催化反(fǎn)应。卤素和硫的化合物易与活性中(zhōng)心结合(hé),此(cǐ)作用是可(kě)逆的(de)。

(3)沉积覆盖活性(xìng)中心。燃烧所致(zhì)碳沉(chén)积、陶瓷粉尘和其他颗粒(lì)物堵塞活性(xìng)中(zhōng)心,影响催化剂(jì)吸附(fù)能力,使其活性下降。

 

三、催(cuī)化燃烧(shāo)工(gōng)艺流程(chéng)

根据废气(qì)预热方式(shì)及富集方式,催化燃烧工艺(yì)流程可分(fèn)为预热式、自然热平(píng)衡和(hé)吸附-催化(huà)燃烧三种。

减少催化(huà)剂活性(xìng)的(de)衰减措施如(rú)下:按操作规程(chéng)精准地控制反应条(tiáo)件;对废(fèi)气进(jìn)行预处理(lǐ),防止催化(huà)剂(jì)中毒;当催(cuī)化(huà)剂表面(miàn)结碳(tàn)时,吹入过(guò)量空气并(bìng)提高燃烧(shāo)温度,去除表(biǎo)面结(jié)碳(tàn);改进催化剂制备工艺(yì),提(tí)高催化剂耐热性和(hé)抗毒(dú)能(néng)力。

 

四(sì)、催化燃烧工艺流程(chéng)

根(gēn)据废气预热方式及富集(jí)方式(shì),催化燃烧工艺流程(chéng)可分为预热式、自然热平衡(héng)和(hé)吸(xī)附-催化燃烧三(sān)种。

1、预热式

这是催化燃(rán)烧的最基(jī)本(běn)流程形式(见图1)。有机废气温度(dù)在100℃以(yǐ)下,浓度也较低,热(rè)量不能自给,因此(cǐ)在进入反应器前需要在预热(rè)室(shì)加热(rè)升温。燃烧净化后气体(tǐ)在(zài)热交换(huàn)器(qì)内与未处(chù)理废气进行热交换(huàn),以回收部分热量。该(gāi)工(gōng)艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的(de)起(qǐ)燃温度。

2、自身热平衡(héng)式

当有机废气排出温度高于起燃温(wēn)度(在300℃ 左右)且有机物含(hán)量较高,热交(jiāo)换器回收(shōu)部分净化气 体(tǐ)所产生的热(rè)量,在正常(cháng)操(cāo)作下(xià)能(néng)够维持(chí)热平衡,无需补充热量,通常只需(xū)要在催(cuī)化燃(rán)烧反应器中设置电加热器供(gòng)起燃时使用(yòng)。

3、吸附(fù)-催化(huà)燃(rán)烧

当有机废气的流量大、浓(nóng)度低(dī)、温度低(dī)、采(cǎi)用催化燃烧需(xū)耗大(dà)量(liàng)燃料时,可先采用吸附手段将有机废(fèi)气吸附于吸附剂t进行浓缩,然后通(tōng)过(guò)热空气吹扫,使有(yǒu)机废(fèi)气脱附成为浓缩了的高浓(nóng)度有机废气(可浓缩(suō)10倍以(yǐ)上(shàng)),再进行催化(huà)燃烧。此时,不需要(yào)补充(chōng)热源,就可维持正常运行。

 

五、催化(huà)燃烧的应用(yòng)

1、催(cuī)化燃烧在(zài)汽车尾气净化方面(miàn)的(de)应用

汽车尾气(qì)催化(huà)净化是将排(pái)气管CO、CH和NO x借助汽车(chē)尾(wěi)部(bù)安(ān)装的催化转化器,发生催化反应转化为CO 2、H 2 O和N 2,此(cǐ)催化剂为(wéi)三元催(cuī)化剂。为防止(zhǐ)催化剂中毒,必须使用硫、铅含(hán)量低的燃油。在(zài)大量过(guò)剩氧气(qì)的存在下,具备原位NO x 还原能力(lì)催化剂(jì)的发展,可实现汽车发动机节约燃油(yóu)25%。随(suí)着新(xīn)材料的应用(yòng)以及(jí)低(dī)硫含量汽油的推(tuī)广,催化燃烧技术市场前景广阔。

2、催化燃烧在处理二噁英(yīng)气体方面的应用

催化燃烧技术(shù)用于处理二噁英(yīng)气体,在240℃-260℃和(hé)8000r?h -1 的(de)转速下,二噁英的去除率达到(dào)99%,二噁英浓度可降至0.1ng/m 3 以下。废气中(zhōng)多(duō)氯联苯并呋喃等二(èr)噁英(yīng)前驱物质(zhì)基本完全分(fèn)解,氮氧化(huà)物发(fā)生选择性催化还原反应,生成(chéng)无害的(de)氮气。

3、催化(huà)燃烧在处理工业有机废(fèi)气方(fāng)面的(de)应(yīng)用

石油化工、油漆、涂(tú)料(liào)、轮胎制造等工(gōng)业生产过程中都涉及到有机(jī)挥发化合物的(de)使用(yòng)和排放。这些挥发性有机(jī)物(VOCs)如不(bú)经处理直排大气(qì),会对(duì)环(huán)境造成严重的污(wū)染。催化(huà)燃烧净(jìng)化处理技术(shù),将有机物分子在催化(huà)剂表面作用发生深度氧化转(zhuǎn)化为(wéi)无害的二(èr)氧化(huà)碳和水。催化(huà)燃烧技术已由试验转(zhuǎn)入工程实践阶段(duàn),并逐渐应用于石油化工、农药(yào)、印(yìn)刷、涂料等行业有机废气净化处(chù)理。

  • 乐动官方端网页版-乐动(中国)
    电话:0311-87335018
  • 乐动官方端网页版-乐动(中国)
    邮箱:634805526@qq.com
  • 乐动官方端网页版-乐动(中国)
  • 乐动官方端网页版-乐动(中国)
    返回(huí)顶部

乐动官方端网页版-乐动(中国)

乐动官方端网页版-乐动(中国)