废气催化燃烧的原理及其工艺
废气燃烧的处理设备原理

废气燃烧的处理设备原理废气燃烧处理设备主要是用于处理工业生产过程中产生的废气,通过燃烧将废气中的有害气体转化为无害物质,以达到环境保护的目的。
废气燃烧处理设备通常包括燃烧炉、燃料供给装置、废气进料装置、排气系统以及控制系统等部分。
下面将详细介绍废气燃烧处理设备的原理及运行过程。
废气燃烧处理设备的原理是利用高温条件下的化学反应,将废气中的有害气体进行氧化反应,使其转化为无害物质。
废气燃烧设备通常采用直接燃烧和间接燃烧两种方式进行处理。
直接燃烧是指将废气中的有害气体直接与燃料进行混合并点燃。
一般情况下,直接燃烧适用于高浓度的废气处理,燃烧后的烟气可直接排放到大气中。
直接燃烧系统的基本结构包括燃烧室、燃料供给系统、点火系统、温度控制系统以及排放系统等。
1.燃烧室:废气和燃料经过适当的混合比例后,在燃烧室中进行燃烧。
燃烧室通常由耐高温材料制成,具有较好的断热性能和耐腐蚀性能。
2.燃料供给系统:将燃料输送到燃烧室中。
一般情况下,燃料可以是液体燃料、气体燃料或固体燃料。
3.点火系统:通过点火系统点燃燃烧室中的燃料,使燃烧反应得以开始。
点火系统通常采用电火花点火或火焰点火。
4.温度控制系统:通过控制燃料供给和燃烧室温度,以确保废气燃烧反应能够在适宜的温度范围内进行。
过高的温度可能会使燃烧室内的燃料无法完全燃尽,过低的温度则可能导致反应速率过低。
5.排放系统:将燃烧后的废气中的烟尘和有害物质排放到大气中。
排放系统通常包括冷却、过滤和排气等步骤,以确保排放的废气符合环保标准。
间接燃烧是将废气和燃料分别进入燃烧室和辅助燃烧室,利用辅助燃料进行燃烧反应。
间接燃烧系统多用于低浓度、高流量的废气处理。
间接燃烧系统的基本结构如下:1.主燃烧室:废气进入主燃烧室与主燃料进行混合并进行燃烧反应。
主燃烧室通常选用耐高温材料制成,具有良好的断热性能和耐腐蚀性能。
2.辅助燃烧室:辅助燃料进入辅助燃烧室与氧气混合后进行燃烧反应。
辅助燃烧室通常位于主燃烧室上方,由耐高温材料制成。
VOCs催化燃烧的催化剂原理、应用及常见问题

VOCs催化燃烧的催化剂原理、应用及常见问题催化燃烧技术作为VOCs废气处理工艺之一,因为其净化率高,燃烧温度低(一般低于350℃),燃烧没有明火,不会有NOx等二次污染物的生成,安全节能环保等特点,在环保市场应用有了很好的发展前景。
催化剂作为催化燃烧系统的关键技术环节,催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要。
1、催化燃烧反应原理催化燃烧反应原理是有机废气在较低温度下在催化剂的作用下被完全氧化和分解,达到净化气体目的。
催化燃烧是典型的气固相催化反应,其原理是活性氧参与深度氧化作用。
在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低反应的活化能,同时使反应物分子富集在催化剂表面上以提高反应速率。
借助于催化剂,有机废气可以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量,同时氧化分解成CO2和H2O。
催化燃烧的催化剂反应原理图2.什么是低温催化剂低温催化剂性能指标:起燃温度≤200℃,氧化转化效率≥95%,孔密度200-400cpsi,抗压强度≥8MPa。
3.VOCs催化剂在催化燃烧系统中的作用与影响通常VOCs的自燃烧温度较高,通过催化剂的活化,可降低VOCs 燃烧的活化能,从而降低起燃温度,减少能耗,节约成本。
另外:一般(无催化剂存在)的燃烧温度都会在600℃以上,这样的燃烧会产生氮氧化物,就是常说的NOx,这也是要严格控制的污染物。
催化燃烧是没有明火的燃烧,一般低于350℃,不会有NOx 生成,因此更为安全和环保。
4.什么是空速?影响空速的因素有哪些在VOCs催化燃烧系统中,反应空速通常指体积空速(GHSV),体现出催化剂的处理能力:反应空速是指规定的条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量,单位为m3/(m3催化剂•h),可简化为h-1。
例如产品标注空速30000h-1:代表每立方催化剂每小时能处理30000m3废气。
空速体现出催化剂的VOCs处理能力,因此和催化剂的性能息息相关。
5.贵金属负载量与空速的关系,贵金属含量是越高越好吗?贵金属催化剂的性能与贵金属的含量、颗粒大小和分散度相关。
催化燃烧废气处理工艺流程

催化燃烧废气处理工艺流程催化燃烧废气处理工艺流程废气处理是一项十分重要的环境保护工作。
随着工业的发展,工厂废气排放的问题也越来越严重。
催化燃烧废气处理是一种常见的处理方法,本文将介绍其工艺流程。
一、催化燃烧的原理催化燃烧是指利用催化剂将有害气体催化氧化成安全无害的气体的过程。
常见的催化剂有铂、钯、铑等贵金属,其作用是在较低温度下加速氧化反应,使反应速率大幅提高。
催化燃烧的反应速率远快于常规燃烧,而且需要的氧气量也较少,具有能耗低的优点。
二、工艺流程催化燃烧废气处理的工艺流程一般包括以下几个步骤:1.采样:对废气进行采样,以确定浓度和成分。
2.预处理:废气经过除尘、除油等处理后,进入预处理器,以提高废气中有害气体与氧气的接触面积和反应速率。
3.催化剂选择:根据废气的成分和特性,选择合适的催化剂。
4.反应器:经过预处理的废气进入反应器,和催化剂接触并发生催化氧化反应,产生安全无害的气体。
5.尾气处理:催化燃烧反应后,会产生少量的二氧化碳和水蒸气等副产品。
这些副产品需要进一步处理,以防止对环境造成二次污染。
三、应用领域催化燃烧废气处理是一种常见的废气处理方法,广泛应用于化工、半导体、电子等行业。
例如,半导体行业的废气处理就需要使用催化燃烧技术处理氧化氮、氯气、二氧化硫等有害气体。
化工行业也需要利用催化燃烧技术处理含甲基丙烯酸等有机物的产业废气。
四、优缺点催化燃烧废气处理具有不少优点,但也存在一些缺点:优点:1.处理效率高:对于有害气体催化氧化的速度快,效率高。
2.能耗低:相较于传统的燃烧处理,催化燃烧需要的氧气量较少,能耗相对较低。
3.安全可靠:催化燃烧过程安全可靠,基本不需要特殊安全措施。
缺点:1.催化剂价格高:制备和购买催化剂需要一定的成本。
2.需要特殊的反应器:催化燃烧需要特殊的反应器,增加了投资成本。
3.催化剂容易中毒:催化剂可能会因暴露在有毒废气中而失效或中毒。
五、总结催化燃烧废气处理是一种高效、能耗低、安全可靠的废气处理方法。
有机废气催化的原理

有机废气催化的原理
有机废气中常含有有害的有机物质,如VOCs(挥发性有机化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化物)等。
这些有机废气对环境和人类健康
产生危害,因此需要进行治理。
有机废气催化技术是一种常用的治理手段
之一
催化剂是有机废气催化的关键。
催化剂通常是由金属氧化物或负载型
金属催化剂组成。
催化剂的选择应根据有机废气中主要污染物的成分和浓
度来确定。
首先是吸附阶段。
在吸附阶段,催化剂表面吸附有机废气中的有害物质,吸附的方式通常是通过物理吸附或化学吸附实现的。
物理吸附是指有
机废气中的分子通过弱的吸引力与催化剂表面相互作用,吸附在表面上。
化学吸附是指有机废气中的分子发生化学反应与催化剂表面产生键合。
然后是催化阶段。
在催化阶段,吸附在催化剂表面的有机物质与催化
剂发生反应。
催化剂提供了活性位点,促使化学反应发生。
催化作用可以
降低反应的活化能,提高反应速率,从而使有机废气中的有害物质得以转化。
最后是反应阶段。
在反应阶段,吸附在催化剂表面的有机物质与催化
剂表面发生反应,并转化为无害物质。
转化的方式通常是通过氧化、还原、脱氢、脱氧等反应实现的。
例如,VOCs可以被氧化为CO2和H2O,CO和NOx可以被还原为CO2和N2等。
总之,有机废气催化的原理是通过催化剂的吸附、催化和反应作用,
将有机废气中的有害物质转化为无害物质,从而达到治理有机废气的目的。
催化技术具有高效、低能耗、环保等优点,因此在有机废气处理中得到广泛应用。
催化燃烧废气处理工艺标准

催化燃烧废气处理工艺标准
催化燃烧废气处理工艺的标准包括以下步骤:
1. 吸附-催化燃烧法:该设备采用多气路连续工作,设备多个吸附床可交替使用。
含有机物的废气经风机的作用,经过活性炭吸附层,有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部,吸附去处效率达80%,吸附后的洁净气体排出。
经过一段时间后,活性炭达到饱和状态时,停止吸附,此时有机物已被浓缩在活性炭内,按照PLC自动控制程序将饱和的活性炭床与脱附后待用的活性炭床进行交替切换。
CO(催化氧化设备)自动升温将热空气通过风机送入活性炭床使碳层升温将有机物从活性炭中“蒸”出,脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气。
催化燃烧法使有害气体中的可燃组分在较低的温度下氧化分解的净化方法。
对于CnHm和有机溶剂蒸汽氧化分解生成CO2和H2O并释放出大量热量。
2. VOC-CH型有机气体催化净化装置:利用催化剂使有害气体中的可燃组分在较低的温度下氧化分解的净化方法。
催化燃烧废气处理设备工艺原理

催化燃烧废气处理设备工艺原理随着工业化的发展,污染问题愈发突出,尤其是废气排放问题,严重影响着环境和人民的健康。
而催化燃烧废气处理设备则成为一种最为常见且有效的废气处理方式。
本文将介绍催化燃烧废气处理设备的工艺原理。
一、催化燃烧原理催化燃烧技术是指在催化剂存在下,使有机污染物和氧气在一定的温度、压力和空气比下,进行的一种催化氧化反应,将有机污染物转化为无害物质,从而达到净化废气的目的。
催化燃烧过程主要是利用催化剂表面的活性位点(即氧化还原活性中心),将废气中的有机污染物(如VOCs、CO、甲烷等)与氧气进行氧化反应,生成二氧化碳和水等无害物质。
二、催化燃烧废气处理设备构成催化燃烧废气处理设备主要由氧化反应器、催化剂、辅助加热、温度控制系统、排放系统等组成。
其中,催化剂是催化燃烧反应的核心。
根据不同的废气种类和排放标准可以选择不同的催化剂。
三、催化燃烧废气处理设备工艺过程催化燃烧废气处理设备的工艺过程主要包括预热、催化燃烧和冷却三个阶段。
1. 预热阶段废气进入处理设备后需要经过预热器加热至一定温度,使其达到适合催化剂活性的温度。
因不同污染物的燃烧温度不同,所以预热温度也不尽相同,一般为150~350°C之间。
2. 催化燃烧阶段预热后的废气进入催化反应器,在催化剂表面发生氧化反应,将有机物氧化为二氧化碳和水等无害物质。
催化燃烧的反应温度在250~500°C左右,催化剂可以维持在该温度下反应,能够有效地提高反应速率和反应效率。
3. 冷却阶段经过催化燃烧后的废气进入冷却器降温。
此阶段主要是减少废气温度,以保证排放达到国家规定的排放标准。
冷却后的废气经过治理之后,最终释放入大气中。
四、催化燃烧废气处理设备工艺特点1.催化燃烧废气处理设备具有高的去除效率,能够将大部分有机污染物转化为无害物质,能够有效地清除废气中的有害物质。
2.催化燃烧废气处理设备具有快速反应速率,相对于传统的燃烧工艺更加高效。
废气处理催化燃烧法
废气处理催化燃烧法 The manuscript was revised on the evening of 2021废气处理催化燃烧法一、催化原理及装置组成1、催化剂定义催化剂是一种能提高化学反应速率,控制反应方向,在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。
2、催化作用机理催化作用的机理是一个很复杂的问题,这里仅做简介。
在一个化学反应过程中,催化剂的加入并不能改变原有的化学平衡,所改变的仅是化学反应的速度,而在反应前后,催化剂本身的性质并不发生变化。
那么,催化剂是怎样加速了反应速度呢了既然反应前后催化剂不发生变化,那么催化剂到底参加了反应没有实际上,催化剂本身参加了反应,正是由于它的参加,使反应改变了原有的途径,使反应的活化能降低,从而加速了反应速度。
例如反应A+B→C是通过中间活性结合物(AB)过渡而成的,即:A+B→[AB]→C其反应速度较慢。
当加入催化剂K后,反应从一条很容易进行的途径实现:A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K中间不再需要[AB]向C的过渡,从而加快了反应速度,而催化剂并未改变性质。
3、催化燃烧的工艺组成不同的排放场合和不同的废气,有不同的工艺流程。
但不论采取哪种工艺流程,都由如下工艺单元组成。
①废气预处理为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行预处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。
②预热装置预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置。
因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说称催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,因此,必须设置预热装置。
但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。
预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。
预热器的热源可采用烟道气或电加热,目前采用电加热较多。
当催化反应开始后,可尽量以回收的反应热来预热废气。
催化燃烧技术工艺流程介绍
催化燃烧技术工艺流程介绍
催化燃烧是典型的气—固相催化反应,实质是利用催化剂的深度催化氧化活性将有机物质(VOCs等)在燃点以下的温度(200-400℃)与氧气反应生成CO2、N2和H2O(反应在固体催化剂表面进行,吸附作用使有机分子富集而提高了反应速率;催化剂降低了反应的活化能,使有机废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧)以下是关于该催化燃烧技术的工艺流程介绍。
根据废气预热方式及富集方式,催化燃烧工艺流程可分为预热式、自身热平衡和吸附-催化燃烧三种。
1、预热式当有机废气温度(100℃以下)和浓度较低时在进入反应器前,先在预热室加热升温,燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。
2、自身热平衡当有机废气温度高于起燃温度且有机物含量也高时通过热交换器回收部分净化气体产生的热量,不需补充热量,只需设置用于起燃的电加热器。
3、吸附-催化燃烧当有机废气流量大、浓度低、温度低,采用催化燃烧还需耗大量燃料时可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,然后再经热空气吹扫,使有机废气脱附出来,成为浓缩的高浓度有机废气,再催化燃烧。
浓缩有机废气可实现自身热平衡运转,无需外界补充热源。
废气燃烧法介绍
废气燃烧法介绍废气燃烧法是一种常用的废气处理技术,用于处理含有有害气体的工业废气。
它通过将废气与合适的燃料进行混合后,在高温条件下进行燃烧,使废气中的有害物质转化为无害的物质,从而达到废气治理的目的。
废气燃烧法的原理是利用高温燃烧气体中的氧气进行有机物的完全燃烧反应,使有机物氧化生成二氧化碳和水等无害物质。
这种方法适用于有机物含量较高的废气处理,例如石化、化工、焦化、印刷、染料、涂装等行业的废气处理。
废气燃烧法的工艺步骤一般包括预热、混合燃烧和余热回收。
首先,废气经过预处理,去除悬浮颗粒物、可燃性有机物等杂质,然后与燃料进行混合,在燃烧炉中进行燃烧。
在燃烧过程中,需要合理控制燃料和空气的比例,以确保燃烧达到最佳效果。
同时,还可以通过增加催化剂或添加助燃剂等方式,提高燃烧效率。
废气燃烧法的优点是燃烧后的排放物相对较少,处理效果稳定可靠。
与其他废气处理技术相比,废气燃烧法具有操作简单、处理效率高、设备结构简洁等优势。
此外,废气燃烧法还可以利用燃烧产生的高温余热,进行余热回收,提高能源利用效率。
然而,废气燃烧法也存在一些问题和挑战。
首先,废气燃烧过程中产生的高温会导致设备磨损和能耗增加。
其次,废气中可能存在的有害物质或重金属元素,在燃烧过程中可能转化为其他有害物质,对环境和健康造成潜在风险。
此外,废气燃烧需要耗费燃料,造成二次污染和能源浪费。
综上所述,废气燃烧法是一种常用的废气处理技术,通过燃烧废气中的有害物质,将其转化为无害物质。
它在废气处理领域具有广泛的应用和发展前景,但也需要在实际应用中充分考虑环境和能源的可持续性。
催化燃烧废气处理工艺流程
催化燃烧废气处理工艺流程废气排放已成为当今社会面临的严峻环境问题之一。
这些废气中含有大量的有害物质,对人类健康和环境造成了严重的威胁。
因此,研究和应用废气处理技术变得至关重要。
催化燃烧废气处理工艺是一种常用且高效的废气处理方法。
它通过将废气中的有害物质经过催化剂的作用,在适当的温度和气体条件下,使其发生氧化反应,从而将有害物质转化为无害物质,并进一步净化废气。
下面将介绍催化燃烧废气处理工艺的详细流程。
1. 废气收集与净化在进行催化燃烧废气处理之前,首先需要对废气进行有效的收集和净化。
废气收集系统包括排气口、风机、管道等设备。
收集系统的设计要考虑废气来源和排放量,确保能够有效捕集废气。
而废气净化则通过过滤器、洗涤器等装置去除废气中的固体颗粒物和液体混合物。
这些净化步骤的目的是保护催化剂,防止被废气中的杂质污染,影响反应效果。
2. 催化剂选择催化燃烧废气处理工艺的核心就是催化剂。
催化剂是通过提供适当的环境和活性位点,加速废气中的氧化反应。
催化剂的选择要考虑废气成分、温度范围、反应速率等因素。
常见的催化剂包括金属氧化物、负载型催化剂等,它们具有高催化活性和稳定性。
3. 反应器设计催化燃烧废气处理反应器是催化燃烧工艺的核心设备。
反应器的设计要考虑废气流量、温度、催化剂的催化活性等因素。
一般采用多级反应器的结构,以提高反应效率和催化剂的利用率。
反应器内部通常采用独特的结构和填料,以增加反应表面积和接触机会,促进废气与催化剂的充分混合和反应。
4. 气体条件控制在催化燃烧废气处理过程中,气体条件的控制对反应效果有着重要的影响。
温度是其中最关键的参数之一。
适当的温度可以提高催化剂的催化活性和废气的氧化速率。
除温度外,还需要考虑废气的氧浓度、空气过剩系数等因素。
这些参数的调控可以通过氧传感器、温度探测器等仪器进行实时监测和控制。
5. 反应产物处理在催化燃烧废气处理过程中,废气中的有害物质会转化为无害物质。
但同时也会产生一些二次污染物,例如一氧化氮、二氧化硫等。
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往往业主在采购废气处理设备的时候会问一些技术性的问题以决定采用哪种技术,哪种技术最为适合该工艺,下面专门介绍本公司生产的,吸附+脱附+催化燃烧有机废气处理设备的技术原理及工艺流程。
以供广大业主参考。
一、催化燃烧的基本原理
催化燃烧是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。
在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。
借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,其反应过程为:
2 催化燃烧的特点及经济性
2.1 催化燃烧的特点
2.1.1起燃温度低,节省能源
有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗也小的显著特点。
在某些情况下,达到起燃温度后便无需外界供热。
二、催化剂及燃烧动力学
2.1 催化剂的主要性能指标
在空速较高,温度较低的条件下,有机废气的燃烧反应转化率接近100%,表明该催化剂的活性较高[9]。
催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3个阶段,有一定的使用限期,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。
使用期的长短与最佳活性结构的稳定性有关,而稳定性取决于耐热、抗毒的能力。
对催化燃烧所用催化剂则要求具有较高的耐热和抗毒的性能。
有机废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行,这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定,因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。
催化燃烧工艺的操作空速较大,气流对催化剂的冲击力较强,同时由于床层温度会升降,造成热胀冷缩,易使催化剂载体破裂,因而催化剂要具有较大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。
2.2 催化剂种类
目前催化剂的种类已相当多,按活性成分大体可分3类。
2.2.1贵金属催化剂
铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用寿命长,适用范围广,易于回收,因而是最常用的废气燃烧催化剂。
如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。
但由于其资源稀少,价格昂贵,耐中毒性差,人们一直努力寻找替代品或尽量减少其用量。
2.2.2过渡金属氢化物催化剂
作为取代贵金属催化剂,采用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,同时降低了催化剂的成本,常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。
大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的条件下能消除甲醇蒸气,对乙醛、丙酮、苯蒸气的清除也很有效果。
2.2.3复氧化物催化剂
一般认为,复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用,活性比相应的单一氧化物要高。
主要有以下两大类:
(1)钙钛矿型复氧化物
稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形成具有天然钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。
结构中一般A为四面体型结构,B为八面体形结构,这样A和B形成交替立体结构,易于取代而产生品格缺陷,即催化活性中心位,表面晶格氧提供高活性的氧化中心,从而实现深度氧化反应。
常见的有几类如:BaCuO2、LaMnO3等。
(2)尖晶石型复氧化物
作为复氧化物重要的一种结构类型,以AB2X4表示.尖晶石亦具有优良的深度氧化催化活性,如对CO的催化燃烧起燃点落在低温区(约80℃),对烃类亦在低温区可实现完全氧化.其中研究最为活跃的CuMn2O4尖晶石,对芳烃的活性尤为出色,如使甲苯完全燃烧只需260℃,实现低温催化燃烧,具有特别实际意义。
3.3 催化剂负载方式
催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上:(1)电沉积在缠绕或压制的金属载体上;
(2)沉积在颗粒状陶瓷材料上;(3)沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。
金属载体催化剂一般是将金属制成丝网或带状,然后将活性组分沉积在其上。
金属载体催化剂的优点是导热性能好、机械强度高,缺点是比表面积较小。
陶瓷载体结构有颗粒状及蜂窝状两大类,陶瓷材料通常为硅-铝氧化物。
颗粒状载体的优点是比表面积大,缺点是压降大以及因载体间相互摩擦,造成活性组分磨耗损失。
蜂窝载体是比较理想的载体型式,具有很高的比表面,压力降较片粒柱状低,机械强度大,耐磨、耐热冲击。
2.4 催化剂失活与防治
2.4.1催化剂失活
催化剂在使用过程中随着时间的延长,活性会逐渐下降,直至失活。
催化剂失活主要有以下3种类型:(1)催化剂完全失活。
使催化剂失活的物质包括快速和慢速作用毒物两大类。
快速作用毒物主要有磷、砷等,慢速作用毒物有铅、锌等。
通常情况下,催化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。
对于快速作用毒物来说,即使只有微量,也能使催化剂迅速失活。
在500℃以下时,慢性作用毒物使活性物质合金化的速度要慢得多。
(2)抑制催化反应。
卤素和硫的化合物易与活性中心结合,但这种结合是比较松弛、可逆的、暂时性的。
当废气中的这类物质被去除后,催化剂活性可以恢复。
(3)沉积覆盖活性中心。
不饱和化合物的存在导致碳沉积,此外陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒性物堵塞活性中心,从而影响催化剂的吸附与解吸能力,致使催化剂活性下降。
2.4.2催化剂失活的防治
针对催化剂活性的衰减,可以采取下列相应的措施:按操作规程,正确控制反应条件;当催化剂表面结碳时,通过吹入新鲜空气,提高燃烧温度,烧去表面结碳;将废气进行预处理,以除去毒物,防止催化剂中毒;改进催化剂的制备工艺,提高催化剂的耐热性和抗毒能力。
2.5 燃烧动力学
当有机废气在金属氧化物催化剂上燃烧时,碳氢化合物的氧化反应是经过表面氧化还原作用循环实现的。
这一机理是由Mars-Van Krevelen提出,反应机理如下:
式中,Ri—碳氢化合物物种i。
相应反应动力学模型方程式可表达为:
式中,ki、koi—分别碳氢化合物物种i及氧的反应速度常数,
C i、Coi—分别碳氢化合物物种i及氧的浓度,
Vi—每摩尔碳氢化合物物种i完全氧化所需氧摩尔数。
实验表明碳氢氧化反应速度对碳氢的反应级数位于0和1之间。
三、有机废气催化燃烧技术进展
有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的常见污染物,有机废气中常含有烃类化合物(芳烃、烷烃、烯烃)、含氧有机化合物(醇、酮、有机酸等)、含氮、硫、卤素及含磷有机化合物等。
如对这些废气不加处理,直接排入大气将会对环境造成严重污染,危害人体健康。
传统的有机废气净化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃烧法等,这些方法常有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺点。
而新兴的催化燃烧技术已由实验阶段走向工程实践,并逐渐应用于石油化工、农药、印刷、涂料、电线加工等行业。
3.1.2适用范围广
催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体,即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。
对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分,又没有回收价值的废气,采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。
3.1.3处理效率高,无二次污染
用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O(杂原子有机化合物还有其他燃烧产物),因此无二次污染问题。
此外,由于温度低,能大量减少NOX的生成。
3.2 催化燃烧的经济性
影响催化燃烧法经济效益的主要因素有:催化剂性能和成本;废气处理中的有机物浓度;热量回收效率;经营管理和操作水平。
催化燃烧虽然不能回收有用的产品,但可以回收利用催化燃烧的反应热,节省能源,降低处理成本,在经济上是合理可行的。
四、催化燃烧工艺流程
根据废气预热方式及富集方式,催化燃烧工艺流程可分为3种。
4.1 预热式
预热式是催化燃烧的最基本流程形式。
有机废气温度在100℃以下,浓度也较低,热量不能自给,因此在进入反应器前需要在预热室加热升温,燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。
该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
4.2 自身热平衡式
当有机废气排出时温度较高(在300℃左右),高于起燃温度,且有机物含量较高,热交换器回收部分净化气体所产生的热量,在正常操作下能够维持热平衡,无需补充热量,通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。
4.3 吸附-催化燃烧[16]
当有机废气的流量大、浓度低、温度低,采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,然后通过热空气吹扫,使有机废气脱附出来成为浓缩了的高浓度有机废气(可浓缩10倍以上),再进行催化燃烧。
此时,不需要补充热源,就可维持正常运行。
对于有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于:燃烧过程的放热量,即废气中可燃物的种类和浓度;起燃温度,即有机组分的性质及催化剂活性;热回收率等。
当回收热量超过预热所需热量时,可实现自身热平衡运转,无需外界补充热源,这是最经济的。
最后还要说的是任何一种设备都有其优缺点。
不可能一种设备包打天下的,各广大业订可根据自己不同的情况进行选取。
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