催化燃烧技术净化有机废气

 

有机废气通常含有挥发性有机化合物(VOCs)。2013年，环境保护部发布的《挥发性有机化合物(VOCs)防治技术政策》指出，VOCs污染防治应遵循源头控制、过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。要求到2020年，基本实现从原料到产品、从生产到消费全过程的VOCs减排。在有机废气的末端处理过程中，催化燃烧技术适用于处理***流量、低浓度的有机废气，符合当今社会倡导的高效、低耗、节能、环保的理念。

 

1、催化燃烧法的应用***点

 

催化燃烧技术(AOGC)是一种典型的气固催化反应，其本质是用活性氧深度氧化有机物。这种有机物的氧化发生在固体催化剂表面，使有机分子富集，反应速率提高。在催化剂的帮助下，反应活化能降低，使其在较低的起燃温度下无焰燃烧，产生CO 2、N 2和H 2 O，释放***量热量。与传统的火焰燃烧相比，催化燃烧具有以下***点。

 

(1)无火焰燃烧，安全性***，净化率***于95%。

 

(2)对可燃组分浓度和热值限制少，起燃温度低，能耗少，运行成本低。

 

(3)适用于较宽的氧浓度范围，便于操作和管理燃烧缓解。

 

(4)低起燃温度极***地抑制了高温空气中燃烧N2形成热NO _ x。同时，选择性催化限制了燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程，使***部分形成氮(N 2)，从而减少二次污染。

 

(5)催化燃烧可以处理几乎所有成分复杂的有机废气，如烃类和恶臭气体，应用范围很广。对有机化工、涂料、***缘材料等行业排放的低浓度、多组分、无回收价值的有机废气有很***的处理效果。

 

缺点是工艺条件严格，废气中不应含有影响其使用寿命和净化效率的催化剂毒物或尘粒雾滴。因此，有机废气必须采用催化燃烧技术进行预处理。其次，为了防止催化剂中毒，不适合处理燃烧过程中产生的***量硫氧化物和氮氧化物。

 

2、催化剂的组成和活性

 

2.1催化剂和载体

 

催化剂通常由活性组分、助剂和载体等组成。催化反应的活性组分负载在比表面积较***的载体上。在催化反应中，载体不仅可以负载和分散活性组分，还可以提高催化剂的稳定性、选择性和活性。因此，催化剂的活性不仅取决于催化剂活性组分的分布，还取决于载体的粒径和化学状态，即催化剂载体对催化效果和寿命有很***影响。催化剂的活性组分可分为贵金属和非贵金属氧化物:贵金属铂和钯是低温催化燃烧***常用的催化剂，具有催化活性高、抗毒性***的***点，缺点是活性组分容易挥发和烧结，价格昂贵；非贵金属催化剂主要包括铜、锰、铬等过渡金属的氧化物和钙钛矿型复合氧化物催化剂，价格相对较低，高温和热稳定性***，但缺点是催化活性相对较低，起燃温度要求高。

 

2.2催化剂中毒主要有三种类型及催化剂中毒的防治。

 

(1)催化剂完全中毒。毒物与催化剂的活性中心形成一种结合力强的物质，一般方法无法去除或根本无法去除。

 

(2)催化反应的抑制。

 

卤素和硫的化合物容易与活性中心结合，这种作用是可逆的。

 

(3)沉积覆盖活动中心。燃烧产生的积碳、陶瓷粉尘等颗粒物堵塞活性中心，影响催化剂的吸附能力，降低其活性。

 

减少催化剂活性衰减的措施有:(1)根据操作程序准确控制反应条件；废气预处理，防止催化剂中毒；当碳沉积在催化剂表面时，吹入过量的空气，提高燃烧温度，除去沉积在表面的碳；改进催化剂制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗中毒能力。

 

3、催化燃烧过程

 

根据废气的预热方式和富集方式，催化燃烧过程可分为预热方式、自然热平衡和吸附-催化燃烧三种。

 

3.1预热类型

 

当有机废气的温度和浓度较低时，需要在进入反应器前在预热室加热，燃烧净化后的气体在换热器中与未处理的废气进行热交换，回收部分热量。

 

3.2自热平衡公式

 

当有机废气温度高于起燃温度且有机物含量较高时，换热器回收部分热量，无需补充热量即可维持正常运行下的热平衡。

 

3.3吸附-催化燃烧

 

当有机废气气体流量***、浓度低、温度低，催化燃烧需要消耗***量燃料时，可以通过吸附手段将有机废气吸附在吸附剂上进行浓缩，然后用热空气将有机废气脱附，成为浓缩的高浓度有机废气，再进行催化燃烧。有机废气中反应物***先扩散并吸附到催化剂表面；被吸附的反应物和氧气通过催化剂表面的化学键重新结合，发生化学反应；***后，产物从催化剂表面脱附，离开催化剂表面并扩散到周围介质中。浓缩有机废气实现自身热平衡运行时，无需外部补充热源。

 

4、有机废气催化燃烧技术进展

 

4.1催化燃烧在汽车尾气净化中的应用

 

汽车尾气的催化净化是通过安装在汽车后部的催化转化器，将排气管中的CO、CH、NO _ x转化为CO2、H2O和N2。这种催化剂是一种三效催化剂。为防止催化剂中毒，必须使用低硫和低铅含量的燃油。在存在***量过量氧气的情况下，开发具有原位NO _ x还原能力的催化剂，可以为汽车发动机节约25%的燃料。随着新材料的应用和低硫汽油的普及，催化燃烧技术具有广阔的市场前景。

 

4.2催化燃烧在处理有机气体中的应用

 

催化燃烧技术用于处理240℃-260℃和8000r的二恶英气体？在h-1转速下，二恶英去除率达到99%，二恶英浓度可降至0.1ng/m 3以下。废气中的二恶英前体如多氯二苯并呋喃基本完全分解，氮氧化物经过选择性催化还原反应生成无害的氮。

 

4.3催化燃烧在工业有机废气处理中的应用

 

有机挥发性化合物的使用和排放涉及石油化工、油漆、涂料、轮胎制造等工业生产过程。如果这些挥发性有机化合物(VOCs)未经处理直接排放到***气中，会造成严重的环境污染。催化燃烧净化技术通过在催化剂表面深度氧化，将有机分子转化为无害的二氧化碳和水。催化燃烧技术已经从实验转向工程实践，并逐渐应用于石油化工、农药、印刷、涂料等行业的有机废气净化。