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应用催化燃烧技术净化有机废气


  催化燃烧技术是气-固相催化反应,其实质是由活性氧参与的有机物质深度氧化;这种有机物质氧化是发生在固体催化剂表面,吸附作用使有机分子富集而提高了反应速率,借助催化剂降低了反应的活化能,使其在较低的起燃温度下进行无焰燃烧,产生CO2、N2和H2O等净化原理。

  一、催化燃烧技术催化剂的组成和活性

  (1)催化剂及载体
  催化剂通常都是由活性组分、助剂和载体等组成,催化反应的活性组分负载在较大比表面积的载体上,在催化反应中,载体的作用除了负载分散活性组分外,还可以增加催化剂的稳定性、选择性和活性等。所以,催化剂的活性不仅依赖于催化剂活性组分的分布,还依赖于载体颗粒大小和化学状态,即催化剂载体对催化效果和寿命有很大的影响。

  二、催化燃烧工艺流程

催化燃烧工艺
  图1 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预热式、自然热平衡和吸附-催化燃烧三种。

 (1)预热式:当有机废气温度和浓度较低,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。

 (2)自然热平衡式:当有机废气温度高于起燃温度并且有机物含量渐,热交换器回收部分热量,在正宿操作下能够维持热平衡,不需补充热量。

 (3)吸附-催化燃烧:当有机废气气体流量大、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,变成浓缩的高浓度有机废气,再进行催化燃烧。
催化燃烧技术
  图2 吸附-催化燃烧工艺安装现场

  三、有机废气处理催化燃烧技术的应用

 (1)催化燃烧技术在汽车尾气净化方面的应用:汽车尾气催化净化是将排气管CO、CH和NOx借助汽车尾部安装的催化转化器,发生催化反应转化为CO2、H2O和N2,此催化剂为三元催化剂。为防止催化剂中毒,必须使用硫、铅含量低的燃油。随着新材料的应用以及低硫含量汽油的推广,催化燃烧技术市场前景广阔。

 (2)催化燃烧技术在处理工业有机废气方面的应用:石油化工、油漆、涂料、轮胎制造等工业生产过程中都涉及到有机挥发化合物的使用和排放。这些挥发性有机物(VOCs)若不经处理直排大气,会对环境造成严重的污染。催化燃烧净化处理技术,将有机物分子在催化剂表面作用发生深度氧化转化为无害的二氧化碳和水。

  有机废气治理技术中,催化燃烧技术适于处理大流量、低浓度有机废气,符合当今社会倡导的高效低耗、节能环保的理念,该工艺技术值得治理有机废气上广泛应用。

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