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废气处理技术之催化燃烧法

来源:未知    作者: 彩神5环保; 发布日期:2020-10-16 10:50

废气处理技术之催化燃烧法
 
催化燃烧法关于废气处理而言,能够让燃烧物在较低的温度下燃烧,关于改进燃烧进程以及下降反应温度、促进燃烧物彻底燃烧然后完结按捺有毒有害物质的构成等各个方面都有十分重要的效果,是一个环境友好的进程,催化燃烧法使用领域不断发展,已现已广泛地使用在工业废气处理诸多方面。
 
催化燃烧法是凭借催化剂在低温下(200~400℃)下,完结对有机物的彻底氧化,因而,能耗少,操作简洁,安全,净化效率高,在有机废气特别是收回价值不大的有机废气净化方面,比方化工,喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业使用较广,已有不少定型设备可供选用。    
 
一、催化原理及设备组成   
 
(1)催化剂界说:催化剂是一种能进步化学反应速率,操控反应方向,在反应前后自身的化学性质不发生改动的物质。
 
(2) 催化效果机理:催化效果的机理是一个很杂乱的问题,这儿仅做简介。在一个化学反应进程中,催化剂的参与并不能改动原有的化学平衡,所改动的仅是化学反应的速度,而在反应前后,催化剂自身的性质并不发生改动。
 
那么,催化剂是怎样加快了反应速度呢了已然反应前后催化剂不发生改动,那么催化剂究竟参与了反应没有?实际上,催化剂自身参与了反应,正是因为它的参与,使反应改动了原有的途径,使反应的活化能下降,然后加快了反应速度。
 
例如反应A+B→C是经过中心活性结合物(AB)过渡而成的,即: A+B→[AB]→C  其反应速度较慢。当参与催化剂K后,反应从一条很简单进行的途径完结: A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K      
 
中心不再需求[AB]向C的过渡,然后加快了反应速度,而催化剂并未改动性质。      
 
(3) 催化燃烧法的工艺组成:不同的排放场合和不同的废气,有不同的工艺流程。但不管采纳哪种工艺流程,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阻塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前有必要进行预处理,以除掉废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。 
 
②预热设备:预热设备包含废气预热设备和催化剂燃烧器预热设备。
 
废气处理技术之催化燃烧法
 
因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧法来说称催化剂起燃温度,有必要使废气和床层的温度到达起燃温度才干进行催化燃烧,因而,有必要设置预热设备。但关于排出的废气自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,则不用设置预热设备。  
 
预热设备加热后的热气可选用换热器和床层内布管的办法。
 
预热器的热源可选用烟道气或电加热,现在选用电加热较多。当催化反应开端后,可尽量以收回的反应热来预热废气。
 
在反应热较大的场合,还应设置废热收回设备,以节约动力。  
 
预热废气的热源温度一般都超越催化剂的活性温度。
 
为维护催化剂,加热设备应与催化燃烧设备坚持必定间隔,这样还能使废气温度散布均匀。 
 
从需求预热这一点动身,催化燃烧法最适用于接连排气的净化,若间歇排气,不只每次预热需求耗能,反应热也无法收回使用,会构成很大的动力糟蹋,在规划和挑选时应留意这一点。 
 
③催化燃烧设备:一般选用固定床催化反应器。反应器的规划按标准进行,应便于操作,修理便利,便于装卸催化剂。 
 
在进行催化燃烧的工艺规划时,应根据具体情况,关于处理气量较大的场合,规划成分建式流程,即预热器、反应器独立装设,其间用管道衔接。关于处理气量小的场合,可选用催化燃烧炉,把预热与反应组合在一起,但要留意预热段与反应段间的间隔。
 
在有机物废气的催化燃烧中,所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆破,安全问题十分重要。
 
因而,一方面有必要操控有机物与空气的混合比,使之在爆破下限;另一方面,催化燃烧系统应设监测报警设备和有防爆办法。     
 
二、催化燃烧法用催化剂      
 
因为有机物催化燃烧法的催化剂分为贵金属(以铂、钯为主)和贱金属催化剂。
 
贵金属为活性组分的催化剂分为全金属催化剂和以氧化铝为载体的催化剂。
 
全金属催化剂是以镍或镍铬合金为载体,将载体做成带、片、丸、丝等形状,选用化学镀或电镀的办法,将铂、钯等贵金属堆积其上,然后做成便于装卸的催化剂构件。
 
由氧化铝作载体的贵金属催化剂,一般是以陶瓷结构作为支架,在陶瓷结构上涂覆一层仅有0.13mm的α-氧化铝薄层,而活性组分铂、钯就以微晶状况堆积或涣散在多孔的氧化铝薄层中。     
 
 但因为贵金属催化剂价格昂贵,资源少,多年来人们特别重视新式的、价格较为廉价的催化剂的开发研讨,我国是世界上稀土资源最多的国家,我国的科技工作者研讨开发了不少稀土催化剂,有些功能也较好。    
 
三、催化剂中毒与老化 在催化剂使用进程中,因为系统中存在少数杂质,可使催化剂的活性和挑选性减小或许消失,这种现象叫催化剂中毒。
 
这些能使催化剂中毒的物质称之为催化剂毒物,这些毒物在反应进程中或强吸附在活性中心上,或与活性中心起化学效果而变为其他物质,使活性中心失活。     
 
毒物一般是反应原猜中带来的杂质,或许是催化剂自身的某些杂质,别的,反应产品或副产品自身也或许对催化剂毒化,一般所指的是硫化物如H2S、硫氧化碳、RSH等及含氧化合物如H2O、CO2、O2以及含磷、砷、卤素化合物、重金属化合物等。      
 
毒物不单单是对催化剂来说的,并且还针对这个催化剂所催化的反应,也便是说,对某一催化剂,只要联络到它所催化的反应时,才干清楚什么物质是毒物。
 
即便同一种催化剂,一种物质或许毒化某一反应而不影响另一反应。      
 
按毒物与催化剂外表效果的程度可分为暂时性中毒和永久性中毒。暂时性中毒亦称可逆中毒,催化剂外表所吸附的毒物可用解吸的办法驱赶,使催化剂康复活性,可是这种可再生性一般也不能使催化剂康复到中毒前的水平。
 
永久性中毒称不可逆中毒,这时,毒物与催化剂活性中心生成了断合力很强的物质,不能用一般办法将它去除或底子无法去除。    
 
催化剂的老化首要是因为热安稳性与机械安稳性决议的,例如低熔点活性组分的丢失或进步,会大大下降催化剂的活性。催化剂的工作温度对催化剂的老化影响很大,温度挑选和操控欠好,会使催化剂半熔或烧结,然后导致催化剂外表积的下降而下降活性。
 
别的,内部杂质向外表的搬迁,冷热应力替换所构成的机械性粉末被气流带走。所有这些,都会加快催化剂的老化,而其中最首要的是温度的影响,工作温度越高,老化速度越快。
 
因而,在催化剂的活性温度规模内挑选适宜的反应温度将有助于延伸催化剂的寿命。可是,过低的反应温度也是不可取的,会下降反应速率。 
 
为了进步催化剂的热安稳性,常常挑选适宜的耐高温的载体来进步活性组分的涣散度,可避免其颗粒变大而烧结,例如以纯铜作催化剂时,在200℃即失掉活性,但假如选用共堆积法将Cu载于Cr2O3载体上,就能在较高的温度下坚持其活性。    
 
催化燃烧法是凭借催化剂使有机物废气在较低的起燃温度条件下进行无焰燃烧分解为二氧化碳和水蒸汽,并放出很多热能,用化学式表明如下:
 
在催化燃烧中,催化剂的效果是: 进步反应速率;下降反应温度;削减反应器的体积。
 
现在用于催化燃烧的催化剂除铂、钯类贵金属外,非金属催化剂的研发与使用也日益广泛。关于碳氢化合物和一氧化碳,催化剂的活性次序为:  Pd > Pt > CO3O4 > PdO > CrO3 > Mn2O3 > CuO > CeO2 > Fe2O3 > V2O5 > NiO > Mo2O3 > TiO2  在催化剂的功能指标中,空间速度Vs表明催化设备处理
 
催化燃烧法首要流程:   
 
有机废气的浓度有必要操控在相应有机物爆破极限的25%以下,当有机废气浓度有或许超越此值时,应设备野风阀将其冲淡到安全值。
 
因而在规划中应选用活络牢靠的温度、浓度测定设备,以随时进行人工或主动调理。    
 
为避免有机废气在催化剂床层上燃烧时的火焰延伸,应在有机废气进入净 化设备前设备阻火器。现在较多选用干式阻火器,阻火材料一般为玻璃球、砾石、多孔金属板、金属丝网等。 
 
(1) 催化燃烧净化设备燃烧前,有必要用空气将风道、燃烧室等吹扫洁净,以消除或许集合在这些部位的可燃气体,避免燃烧时发生起火或爆破。 
 
 (2) 设备中或许积存有油污、凝液等可燃物质,它们在设备开端工作加热时会汽化成为可燃、可爆的气体,然后有或许导致爆破。因而在燃烧前应将这些物质铲除洁净。  
 
(3) 燃烧时应以火等气,不能以气等火。   
 
有机物RH在催化剂效果下完结氧化,一般需经过以下进程: 
 
1. 反应物分子由气相分散到催化剂外表; 
 
2. 经过细孔由外表面向内外表分散; 
 
3. 克信服固界面膜的阻力被催化剂外表的活性部位吸附(至少吸附一种反应物); 
 
4. 被活化的吸附物与另一种活化的吸附物、或物理吸附物、或直接来自气相之间的反应 物进行化学反应; 
 
5. 反应物从催化剂外表脱附 
 
6. 脱附物经过细孔想催化剂外表分散; 
 
7. 有外表面向气相分散。  大都工业气相反应总速度都受催化剂内分散或催化剂与流体之间的传热速度所操控。
 
催化燃烧是典型的气—固相催化反应,它凭借催化剂下降了反应的活化能,使其在较低的起燃温度200~ 300℃下进行无焰燃烧,有机物质氧化发生在固体催化剂外表,一起发生CO2和H2O,并放出很多的热量,因其氧化反应温度低,所以大大地按捺了空气中的N2构成高温NOx。
 
并且因为催化剂有挑选性催化效果,有或许约束燃猜中含氮化合物(RNH)的氧化进程,使其大都构成分子氮(N2)。
 
与传统的火焰燃烧比较,催化燃烧有着很大的优势:
 
(1)起燃温度低,能耗少,燃烧易达安稳,乃至到起燃温度后无需外界传热就能完结氧化反应。
 
(2)净化效率高,污染物(如NOx及不彻底燃烧产品等)的排放水平较低。
 
(3)习惯氧浓度规模大,噪音小,无二次污染,且燃烧平缓,工作费用低,操作办理也很便利。
 

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