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催化燃烧法在VOCs治理中的应用-广东科源环境工程有限公司
浏览量:73次 发布日期:2019/11/21 15:02:13

目前,我国以末端治理VOCs为主。末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等。回收性处理因其技术手段还不成熟,成本较高,目前没有大规模应用。

焚烧法是直接将VOCs 通入焚烧炉中,在炉内充分燃烧,产生二氧化碳和水。该方法成本较低,运用范围较广,技术线路也比较成熟。催化燃烧法是在废气燃烧的时候加入某种催化剂,降低VOCs 的燃点, 使VOCs能够充分燃烧, 最终生成二氧化碳和水,实现直排。当前常用催化剂种类有Cu、Fe、Ti等非贵金属与Pd、Au、Pt等贵金属两大类。焚烧处理法和催化燃烧法在VOCs治理中占据核心地位,因其分解氧化彻底、治理效率高而得到广泛应用,其中催化燃烧法因无明火、节能、氧化温度低而得到广泛应用。

催化燃烧是一种涉及气—固两相的化学反应,其本质机理为在有活性氧参与的条件下发生的深度氧化反应。在反应过程中,加入催化剂可以显著降低反应所需的活化能,VOCs 富集在催化剂表面,在较低燃烧温度下发生无焰燃烧,最终分解为二氧化碳和水,同时释放出大量的热。其化学反应方程式如下:

CnHm+ (n+m/4) O2→n CO2+m/2 H2O +能量

在催化剂的作用下,VOCs 可以在较低温度下充分燃烧,生成二氧化碳和水,去除率高达90%。催化燃烧法具有能耗低、运行可靠稳定、无二次污染等突出优点,在欧美国家已得到广泛推广应用。在我国,催化燃烧法也是处理VOCs的主要手段,其应用比例约为55%。目前,催化燃烧法已经成为处理VOCs的主流。

催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题:
 
1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室   具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。
 
2、便于清洗和   换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和   换催化剂载体。
3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用   气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。
 

4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。



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