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催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以,催化燃燒又稱為催化化學轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程,大多數(shù)碳氫化合物在300~450℃的溫度時,通過催化劑就可以氧化完全。
與熱力燃燒法相比,催化燃燒所需的輔助燃料少,能量消耗低,設備設施的體積小。但是,由于使用的催化劑的中毒、催化床層的更換和清潔費用高等問題,影響了這種方法在工業(yè)生產(chǎn)過程中的和應用。
中文名催化燃燒外文名catalytic combustion別 稱催化化學轉(zhuǎn)化催化燃燒裝置由熱交換器、燃燒室等組成催化劑構(gòu)成催化活性材料和催化載體
目錄
- 1 催化燃燒過程
- 2 催化劑
- ? 材料和載體
- ? 性能要求
- 3 催化燃燒應用
催化燃燒過程
編輯 在化學反應過程中,利用催化劑降低燃燒溫度,加速有毒有害氣體完全氧化的方法,叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的,具有較大的比表面積和合適的孔徑,當加熱到300~450℃的有機氣體通過催化層時,氧和有機氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上,增加了氧和有機氣體接觸碰撞的機會,提高了活性,使有機氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學反應而生成CO2和H2O,同時產(chǎn)生熱量,從而使得有機氣體變成無害氣體。
催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成,如右圖所示。其凈化原理是:未凈化氣體在進入燃燒室以前,先經(jīng)過熱交換器被預熱后送至燃燒室,在燃燒室內(nèi)達到所要求的反應溫度,氧化反應在催化反應器中進行,凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量,再由煙囪排入大氣。
催化燃燒裝置設計時應考慮以下幾方面問題:
1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并保證火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室必需具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料,或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。
2、便于清洗和更換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu),便于清洗和更換催化劑載體。
3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應引入空氣助燃。
4、較高的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應,所以,無論反應進行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進行,以獲得較高的轉(zhuǎn)化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應,以及是否伴有副反應等。因而實際生產(chǎn)中應根據(jù)實際情況恰當?shù)剡x擇。
催化劑
編輯
材料和載體
催化劑是一種能改變化學反應速度,而在反應前后其本身的化學性質(zhì)沒有改變的物質(zhì)。催化劑通常是由催化活性材料和催化載體構(gòu)成。催化活性材料一般是金屬或金屬氧化物。其中貴重金屬催化劑主要有鉑、鈀和釕等,普通金屬催化劑主要有銅、鉻、鎳、釩、錳、鐵、鈷等金屬及氧化物。催化載體是多孔材料,主要作用是使活性材料具有大的體表面積。催化載體分為金屬載體、陶瓷載體和炭纖維載體。金屬載體一般是以鎳或鎳鉻合金為載體做成的帶、片、丸、絲等形狀,通過 “電鍍”或 “化學鍍”(即溶液浸漬)將鉑、鈀鍍在這些載體上,并制成便于裝配、拆卸的模屜。以陶瓷為載體的催化劑,一般是以硅—鋁氧化物為載體,其結(jié)構(gòu)有片粒狀和蜂窩狀兩種。一般在陶瓷結(jié)構(gòu)上涂敷一層僅0.13mm厚的α-氧化鋁薄層,把活性的鉑、鈀等金屬催化劑以晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中,并制成便于裝配、拆卸的模屜。炭纖維載體可制作成線狀、氈狀、網(wǎng)狀等形狀,在載體上涂敷催化活性材料,制成便于裝配、拆卸的模屜。 [1]
性能要求
催化劑是催化燃燒法的核心,一種好的催化劑必須具備催化活性高、熱穩(wěn)定性好、強度高、壽命長等特性。
1、活性高。催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學轉(zhuǎn)化率。而轉(zhuǎn)化率不僅與催化活性材料自身的活性有關,而且與催化載體的物理形狀有著直接關系。所以,在選擇適應的催化活性材料的同時,還必須考慮催化載體的物理形狀,保證催化劑有較高的活性,達到催化燃燒凈化的目的。
2、熱穩(wěn)定性好。由于廢氣的溫度隨時變化,如果催化劑不能適應一定范圍內(nèi)的溫度變化,催化劑的性能就會下降,凈化效率就會降低。因此,催化劑必須具備適應一定范圍內(nèi)的溫度變化。
3、強度高。在催化燃燒過程中,催化劑往往會因高溫、振動和氣流等因素的作用,使催化劑產(chǎn)生破裂和磨損,破裂和磨損會造成催化劑的活性降低,增加催化劑床層的壓降,影響凈化效果。
4、壽命長。催化活性材料大都比較昂貴,所以,設計時選用催化劑時應盡量使用壽命較長的催化劑。



活性炭吸附催化燃燒設備應用行業(yè)
石油廢氣處理、化工廢氣處理、橡膠廢氣處理、印刷油墨廢氣治理、油漆涂料廢氣處理、電纜及漆包線廢氣治理、塑膠廢氣治理、涂裝噴漆廢氣處理……等廢氣治理項目。
1、化工行業(yè)各類有機化學品生產(chǎn),藥物生產(chǎn)及各類樹脂生產(chǎn)工藝過程中的廢氣。
2、汽車、摩托車、自行車行業(yè)金屬件和塑料件的表面涂裝廢氣。
3、機械、船舶、家電、家具、建材等行業(yè)的金屬件和塑料件的表面涂裝廢氣。
4、制鞋行業(yè)的“三苯”廢氣5、印刷、印鐵制罐行業(yè)的各類廢氣;
5、電子、漆包線生產(chǎn)過程中各類廢氣;
6、瀝青、橡膠制品生產(chǎn)過程各類廢氣;
7、食品加工過程各類廢氣;


活性炭吸附催化燃燒設備性能及特點
1、該設備原理先進、用材獨特、性能穩(wěn)定、操作簡便、節(jié)能省力、可靠、無二次污染;
2、采用新型的活性炭吸附材料——蜂窩狀活性炭,與粒狀相比具有優(yōu)越的動力學性能。極適合于大風量下使用。
3、能耗低、運行成本低吸附時僅風機功率,脫附時間短2~4小時,周期長2~4天脫附一次。
4、吸附有機物廢氣的活性炭吸附床,可循環(huán)使用催化燃燒后的熱氣進行脫附再生,脫附后的氣體再送入催化燃燒室進行凈化處理,不需外加能量,運轉(zhuǎn)費用低,節(jié)能效果顯著。
5、催化燃燒室采用陶瓷蜂窩體的貴金催化劑,阻力小,活性高。當有機蒸汽濃度達到2000PPM以上時,可維持自燃。
6、全自動控制,操作簡易。



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