催化燃烧原理及催化剂
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催化燃烧原理催化燃烧原理?下面就由安徽宝华环保科技有限公司来给大家简单介绍下吧!催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。
所以,催化燃烧又称为催化化学转化。
由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。
但是,由于使用的催化剂的中毒、催化床层的更换和清洁费用高等问题,影响了这种方法在工业生产过程中的推广和应用。
在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。
由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。
其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
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vocs催化燃烧工艺原理1 催化燃烧的基本概念催化燃烧工艺是一种通过利用催化剂将有毒有害气体转化为无害物质的技术。
其中,VOCs(挥发性有机化合物)是指温度较低时可揮發到空气中的有机化合物。
这些有机化合物在一定条件下与氮氧化物发生反应,将导致环境问题,如雾霾、酸雨等等。
催化燃烧通过催化剂的作用将有机化合物转化为CO2和水蒸气,使得它们被转化为无害物质。
2 催化燃烧工艺原理催化燃烧工艺是一种先进的催化氧化技术。
一般情况下,VOCs的燃烧需要高温和高压空气,这导致了高能耗和大量的二氧化碳排放。
而在催化燃烧工艺中,催化剂通过降低燃烧温度和活化能,使得VOCs在较低的温度下被直接氧化,从而有效地减少了能源消耗和环境污染。
3 催化剂的作用在催化燃烧工艺中,催化剂是关键因素,它能够加快反应速度,同时保持较低的反应温度。
这种催化剂一般是一种金属氧化物催化剂,例如铂Pd、铜Cu、镍Ni等。
当有机化合物通过催化剂时,化学反应能够在催化剂表面上发生,因为催化剂为有机分子提供了反应活性中心,从而在较低的温度下进行反应。
4 催化燃烧的应用催化燃烧工艺非常适用于挥发性有机物的去除。
一些常见的污染排放源,如CFC、甲醛、挥发性有机废气等都可以通过这种方法得到有效去除。
随着技术的发展,催化燃烧不仅得到广泛的应用于工业领域,还在城市环境中得到了广泛的应用,例如在汽车尾气排放治理、空气净化和卫生设施建设方面.5 结论综上所述,催化燃烧工艺是一种很好的VOCs治理技术,其原理是通过催化剂作用,将有害气体转化为无害物质。
由于技术成熟、成本低廉和治理效果显著,催化燃烧技术正逐渐被广泛应用,在保障公众健康和减少环境损害方面发挥着重要作用。
催化燃烧检测原理催化燃烧检测是一种常见的气体检测方法,它利用催化剂对待测气体的氧化反应进行检测。
催化燃烧检测技术广泛应用于工业安全监测、环境监测以及火灾预警等领域。
催化燃烧检测的基本原理是根据气体的可燃性特性,在催化剂的作用下,待测气体与氧气发生氧化反应,产生热量并释放能量。
这种反应速率与待测气体中可燃气体的浓度成正比,因此可以通过测量反应过程中释放的热量或能量来间接检测待测气体中可燃气体的浓度。
催化燃烧检测的关键是选择合适的催化剂。
催化剂通常是一种具有高活性的金属,如铂、钯、铑等,它们能够促进气体的氧化反应。
在催化剂的作用下,待测气体与氧气发生反应,产生水和二氧化碳等无害物质,同时释放出热量。
这种催化燃烧反应是一种自持续反应,只要待测气体中存在可燃气体,就会持续不断地释放热量。
催化燃烧检测器的结构比较简单,主要包括催化剂、热电偶和信号处理电路等部分。
催化剂通常被涂覆在金属丝网或陶瓷基片上,形成催化剂层。
待测气体经过催化剂层时,与催化剂发生反应,产生热量。
热电偶用于测量热量的变化,将热量转化为电信号输出。
信号处理电路对电信号进行放大、滤波和转换处理,最终将结果显示在显示屏上。
当待测气体中存在可燃气体时,催化剂层会发生反应,产生的热量会导致热电偶输出电信号的变化,从而实现可燃气体的检测。
催化燃烧检测技术具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好等优点。
它可以检测多种可燃气体,如甲烷、乙烷、丙烷、乙醇等。
同时,催化燃烧检测器对温度和湿度的影响较小,适用于各种环境条件下的气体检测。
然而,催化燃烧检测也存在一些局限性。
首先,催化剂对有毒气体的氧化反应效果较差,因此无法检测有毒气体。
其次,催化剂层可能受到污染物的干扰,导致误报或漏报。
此外,催化燃烧检测器在低温下的检测效果较差,不适用于极端低温环境。
催化燃烧检测原理是利用催化剂对可燃气体的氧化反应进行检测。
通过测量反应过程中释放的热量或能量,可以间接检测待测气体中可燃气体的浓度。
co催化燃烧设备工作原理co催化燃烧设备工作原理引言co催化燃烧设备是一种常见的空气净化设备,用于处理工业废气中的一氧化碳(CO),以减少对环境和人体健康的影响。
本文将从浅入深,逐步解释co催化燃烧设备的工作原理。
什么是co催化燃烧设备?co催化燃烧设备是一种利用催化剂催化反应实现废气中有害气体去除的装置。
对于co催化燃烧设备而言,催化剂的主要功能是将废气中的一氧化碳转化为二氧化碳(CO2)。
工作原理1.氧化反应co催化燃烧设备中的催化剂通常是以铂、铑等贵金属为主要成分。
当废气通过催化剂床时,其中的一氧化碳与催化剂发生氧化反应,生成二氧化碳。
这个过程有时被称为“氧化反应”。
2.活性位点催化剂表面的金属颗粒上存在许多活性位点,它们是催化反应发生的关键地方。
当废气中的一氧化碳与催化剂表面接触时,它们通过吸附至催化剂上的活性位点,进而发生氧化反应。
3.反应速率反应速率是催化反应的一个重要参数。
它受到催化剂的活性、废气中一氧化碳的浓度以及反应温度的影响。
通常情况下,反应速率随着温度的升高而增加,因为高温有助于提高气体分子之间的碰撞频率。
4.催化剂选择催化剂的选择对co催化燃烧设备的性能至关重要。
不同的催化剂对一氧化碳的氧化能力不同。
铂和铑是常用的催化剂材料,因为它们具有较高的活性和稳定性。
5.温度控制co催化燃烧设备需要对反应温度进行控制。
在正常操作中,最佳的反应温度应在催化剂的活性温度范围内。
温度过低会降低反应速率,而温度过高则可能导致催化剂的熔化或失活。
结论co催化燃烧设备通过催化剂将废气中的一氧化碳氧化为二氧化碳,从而减少对环境和人体健康的影响。
在正常操作中,催化剂的选择和适当的温度控制是确保设备高效运行的关键因素。
通过不断改进催化剂和优化反应条件,co催化燃烧设备将继续在工业废气处理中发挥重要作用。
持续改进co催化燃烧设备的工作原理虽然已经被广泛应用和研究,但仍有一些挑战和改进空间。
1.催化剂寿命催化剂的寿命是一个重要的考虑因素。
催化燃烧装置工作原理催化燃烧装置是一种常见的空气污染控制设备,用于在工业生产和能源生产中减少有害气体排放。
催化燃烧是在氧气存在的条件下,通过催化剂将有害气体转化为无害气体的过程。
在催化燃烧装置中,有害气体通过催化剂床,在氧气的作用下被转化为无害气体,同时释放出热能。
本文将详细介绍催化燃烧装置的工作原理和应用。
催化燃烧装置的工作原理催化燃烧装置的工作原理是将有害气体和氧气混合在一起,在催化剂的作用下转化为无害气体,并释放出热能。
催化剂是促进化学反应发生的物质,可以加速反应速率和降低反应温度,使反应在较低的温度下发生,从而节省能源、减少成本并延长反应时间。
催化燃烧装置中的催化剂通常是由贵金属、氧化物或硫化物等材料组成的,如铂、钯、铑、钨等,这些材料都具有良好的催化性能和化学稳定性。
催化燃烧装置的工作过程中,有害气体首先进入反应器中,与氧气混合后经过催化剂层,催化剂将其转化为无害物质,如二氧化碳、水蒸气和氮气等。
转化后的气体由堆气扇排出反应器,经过处理后即可排放到大气中。
在催化燃烧过程中,由于催化剂的作用,反应温度较低,通常在200℃以下。
与传统的燃烧方式相比,催化燃烧具有更高的能量效率和更低的能耗,同时也减少了有害气体和污染物的排放。
催化燃烧装置的具体工作参数,如催化剂种类、反应温度、催化剂用量等,需要根据具体的生产条件和环保要求进行调整。
催化燃烧装置的应用催化燃烧装置的应用广泛,主要用于化学工业、能源生产和环境保护等领域,如石化、化肥、煤气、燃油、固体废弃物等行业。
在化学工业中,催化燃烧装置一般用于处理有机废气和有机液体废料,包括有机溶剂、氯化氢、硫化氢、甲醛等有害气体和液体废料。
这些有害物质在燃烧过程中,容易产生大量的废气和污染物,严重影响生产环境和员工身体健康。
通过催化燃烧,这些有害物质可以被转化为无害气体,大大减少了污染物的排放,同时也提高了生产效率和经济效益。
在能源生产中,催化燃烧装置主要用于处理燃气、液化石油气、沼气等气体燃料的废气。
脱附吸附催化燃烧原理
脱附吸附催化燃烧是一种通过催化剂催化气体反应,并利用催化剂表面的活性位点来增加反应速率的方法。
该过程可以分为两个步骤:吸附和脱附。
在吸附步骤中,原料气体通过物理或化学吸附与催化剂表面发生相互作用,并吸附在催化剂的活性位点上。
这些活性位点可以提供分子之间的相互作用和反应所需的能量。
催化剂表面的吸附量取决于原料气体的浓度和催化剂的表面特性。
在脱附步骤中,经吸附后的气体分子进行反应,并释放到催化剂表面的活性位点。
这个过程涉及氧化、还原、氧化还原和酸碱性反应等各种化学反应。
催化剂提供的活性位点可以降低活化能,促进反应的进行,从而加速气体的燃烧。
脱附吸附催化燃烧原理的优点是具有高效、高选择性和低温反应等特点。
通过在催化剂表面提供活性位点,可以降低反应所需的能量,使反应在较低温度下进行。
同时,由于活性位点的存在,可以选择性地催化特定的反应,以提高反应的效率和选择性。
低温等离子催化燃烧原理
低温等离子催化燃烧是一种通过高效催化剂和离子化技术将燃料转化为高活性氧化物的新型燃烧技术。
其原理如下:
1. 催化反应:在低温下,使用高效催化剂将燃料转化为活性氧化物。
催化剂可以提供活性位点,促进燃料和氧化剂之间的反应,降低反应活化能,提高反应速率。
2. 离子化:使用电场或等离子场将高活性氧化物离子化。
离子化之后,氧化物的活性更高,有利于更快速地与燃料发生反应,提高燃烧效率。
3. 氧化反应:离子化的活性氧化物与燃料在低温下快速发生氧化反应。
由于催化剂的存在和离子化技术的应用,燃料在较低温度下就能与活性氧化物反应,从而降低了燃料的燃烧温度和能源损失。
低温等离子催化燃烧的原理在于利用催化剂和离子化技术提高反应速率和活性,使燃料在较低温度下就能与氧化剂充分反应,从而实现高效、低温的燃烧过程。
这一技术可以提高燃烧效率和能源利用效果,减少污染物排放。
co催化燃烧炉原理一、引言CO催化燃烧炉是一种常用的工业燃烧设备,广泛应用于化工、冶金、电力等领域。
它利用催化剂将CO气体转化为二氧化碳和水,从而实现CO的高效燃烧。
本文将从催化剂的选择、反应机理、反应条件等方面详细介绍CO催化燃烧炉的原理。
二、催化剂的选择CO催化燃烧需要使用适合的催化剂才能实现高效转化。
常用的CO催化剂有贵金属和过渡金属氧化物两类。
1. 贵金属贵金属如铂、钯、铑等具有良好的催化性能,但价格昂贵,不适合大规模生产。
其中以铑为最佳选择,因为它既稳定又具有较高的活性。
此外,铑还可以在高温下保持稳定性,并且不会被其他物质污染。
2. 过渡金属氧化物过渡金属氧化物如二氧化钼(MoO2)、二氧化钒(V2O5)等也具有良好的催化性能,且价格相对较低。
其中以V2O5为最佳选择,因为它具有较高的表面积和较好的还原性能,可以有效地促进CO气体的转化。
三、反应机理CO催化燃烧的反应机理主要包括两个步骤:吸附和氧化。
1. 吸附CO气体在催化剂表面吸附后,会形成一个中间物种——吸附态CO (COad)。
这个过程是一个物理吸附过程,需要消耗一定的能量。
在这个过程中,CO与催化剂之间会发生一些电子转移作用,从而形成了一个稳定的吸附态。
2. 氧化经过吸附后的CO分子会与氧分子发生反应,并被氧化为二氧化碳(CO2)。
这个过程是一个化学反应过程,需要消耗一定的能量。
在这个过程中,催化剂发挥了重要作用。
它可以提供活性位点,并促进反应物之间的相互作用。
同时,在反应结束后,催化剂还可以重新释放出来。
四、反应条件反应条件对于CO催化燃烧来说至关重要。
下面将从温度、氧浓度、CO浓度等方面介绍反应条件的影响。
1. 温度温度是影响CO催化燃烧的重要因素之一。
在低温下,CO的反应速率较慢;而在高温下,催化剂容易失活。
因此,需要选择合适的温度范围来实现高效转化。
一般来说,CO催化燃烧的最佳反应温度为200℃~400℃之间。
2. 氧浓度氧浓度对于CO催化燃烧也有很大影响。
催化燃烧原理说明
催化燃烧是一种新型的清洁燃烧技术,它可以增加燃料的燃烧效率,
减少烟气中的有害物质。
它利用一种特殊的催化剂,可以通过对燃料的气化、分解和氧化,使之高效地燃烧。
催化燃烧的原理是,催化剂在燃料气化、分解和氧化的过程中发挥作用,催化剂可以降低燃烧的活化能以及降低燃烧反应的扩散过程,从而促
进和保持燃烧的稳定性。
催化剂中的金属元素吸收燃料中的氧,使氧和燃
料的混合物更容易被燃烧,形成更稳定的燃烧。
催化燃烧的反应机制主要有两种:一种是氧化反应,即将燃料中的碳、氢和氧直接燃烧,生成水和二氧化碳;另一种是分解反应,即将燃料中的碳、氢、氧分解成更简单的化合物,如氢气(H2)、二氧化碳(CO2)等,这
些气体可以与氧在催化剂表面上形成活性中间体,形成稳定的氧化反应,
从而实现高效的燃烧。
催化燃烧有众多优点,如低温燃烧,可以降低燃烧过程中的温度;安
定性好,通常在室温下燃烧更加稳定;可控性强,可以通过调节催化剂的
浓度来调节燃烧稳定性;更高的燃烧效率,可以更好地吸收燃料中的氧,
可以节省燃料消耗。
co催化燃烧炉原理一、介绍催化燃烧技术是一种高效、清洁的燃烧技术,在工业生产中被广泛应用。
其中,co 催化燃烧炉作为一种常见的催化燃烧设备,具有重要的意义。
本文将深入探讨co催化燃烧炉的原理。
二、催化燃烧原理简介在传统燃烧过程中,燃料和氧气在高温下直接反应生成二氧化碳和水。
而催化燃烧则通过引入催化剂,将燃烧过程分为两步,先将燃料氧化生成一氧化碳,再使一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳,从而实现高效、低温的燃烧过程。
催化燃烧具有以下几个优点: 1. 降低燃烧温度:催化剂可以在较低的温度下促进反应的进行,可以降低燃烧温度,减少能量损失。
2. 提高燃烧效率:催化剂可以提高燃料氧化的速率,使得燃烧更加充分,提高燃烧效率。
3. 减少对环境的污染:由于催化剂的存在,燃烧过程中产生的有害物质可以进一步转化为无害物质,减少对环境的污染。
三、co催化燃烧炉原理及工作过程3.1 催化剂选择co催化燃烧炉的核心是催化剂的选择,常用的催化剂主要包括过渡金属氧化物、贵金属和复合催化剂。
催化剂的选择应综合考虑催化活性、抗中毒性、稳定性等因素。
3.2 工作过程co催化燃烧炉的工作过程一般包括预热、燃烧和冷却三个阶段。
3.2.1 预热阶段在预热阶段,燃烧炉通过燃烧器将燃料与氧气混合,形成可燃气体。
这些可燃气体进入燃烧炉的反应室,通过预热的过程将其达到催化反应所需的温度。
3.2.2 燃烧阶段一旦可燃气体预热到一定温度,进入催化反应室的催化剂开始起作用。
催化剂通过吸附燃料表面的一氧化碳,将其氧化成二氧化碳,同时释放出能量。
这些被氧化的燃料继续进入催化层,与氧气反应生成二氧化碳和水。
在这一过程中,催化剂起到加速燃烧反应的作用,使燃烧更加充分。
3.2.3 冷却阶段燃烧完成后,燃烧产物进入冷却室,在冷却介质的作用下,降低温度,最终排放到大气中。
四、co催化燃烧炉的应用co催化燃烧炉在工业生产中被广泛应用,主要用于以下领域:4.1 石油化工行业co催化燃烧炉可用于煤气、石化原料气体、尾气等物质的燃烧,具有高效、低温、无冷凝产物的优势。
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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