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陕西金桥催化燃烧器
2021-09-16 11:41
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催化燃烧作为废气处理的一种方法，它的原理是什么呢？
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。
催化燃烧起燃温度低，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*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*常用的废气燃烧催化剂。如我国*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°C及空速130001-1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- -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80C)，对烃类.亦在低温区可实现完全氧化其中研究*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°C， 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。
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,*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。
综合评判，催化燃烧装置作为废气净化的方法之一，效果还是挺不错的
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。
催化燃烧起燃温度低，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*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*常用的废气燃烧催化剂。如我国*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°C及空速130001-1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- -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80C)，对烃类.亦在低温区可实现完全氧化其中研究*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°C， 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。
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,*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。
综合评判，催化燃烧装置作为废气净化的方法之一，效果还是挺不错的
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