应用催化燃烧技术净化有机废气.docx

应用催化燃烧技术净化有机废气叙述了有机废气催化燃烧技术的实质、特点、应用范围、工艺流程分析了催化剂组成、中毒原因、防中毒机制和预处理目的结合实际应用中的工艺条件探讨催化燃烧技术存在的不足和以后的研发方向。有机废气通常含有挥发性有机物（VOCs）世界各国通过立法不断限制VOCs的排放量美国《净化大气法》强调在未来几年要减少189种有毒化学品90%的排放其中70%的化学品是挥发性有机化合物。2022年国家环保部发布的《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》中指出：VOCs污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。要求到2022年基本实现VOCs从原料到产品、从生产到消费的全过程减排。有机废气末端治理工艺中催化燃烧技术适于处理大流量、低浓度有机废气符合当今社会倡导的高效低耗、节能环保的理念。1催化燃烧法应用特点催化燃烧技术（AOGC）是典型的气—固相催化反应其实质是由活性氧参与的有机物质深度氧化。这种有机物质氧化是发生在固体催化剂表面吸附作用使有机分子富集而提高了反应速率借助催化剂降低了反应的活化能使其在较低的起燃温度下进行无焰燃烧产生CO2、N2和H2O并放出大量的热量。催化燃烧与传统的火焰燃烧相比主要有以下优点。（1）无火焰燃烧安全性好净化率大于95%。（2）对可燃组分浓度和热值限制较小起燃温度低能耗少运转费用低。（3）适应氧浓度范围大燃烧缓和操作管理方便。（4）起燃温度低特别大程度抑制了空气中N2高温燃烧形成热力型NOx。同时选择性催化作用限制燃料中含氮化合物（RNH）的氧化过程使其多数形成氮气（N2）减少了二次污染。（5）催化燃烧几乎可以处理所有烃类和恶臭气体等成分复杂的各种有机废气适用范围广。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多组分没有回收价值的有机废气均有较好处理效果。缺点是工艺条件要求严格废气不应含催化剂毒物或影响其寿命和净化效率的尘粒、雾滴。因此采用催化燃烧技术须对有机废气进行前处理。其次为了防止催化剂中毒不适用于燃烧过程当中产生大量硫氧化物和氮氧化物废气的处理。2催化剂的组成和活性2.1催化剂及载体催化剂通常都是由活性成分、助剂和载体等组成催化反应的活性组分负载在较大比表面积的载体上在催化反应中载体的作用除了负载分散活性组分外还可以增加催化剂的稳定性、选择性和活性等。所以催化剂的活性不仅依赖于催化剂活性组分的分布还依赖于载体颗粒大小和化学状态即催化剂载体对催化效果和寿命有特别大的影响。催化剂活性成分可分为贵金属、非贵金属氧化物：贵金属Pt、Pd是低温催化燃烧最常用的催化剂其优点是具备较高的催化活性、良好的抗毒性缺点是活性组分容易挥发和烧结其次是价格昂贵；非贵金属催化剂主要有过渡金属铜、锰、铬等的氧化物以及钙钛矿型复合氧化物催化剂价格相对较低耐高温热稳定性较好不足地地方是催化活性相对较低起燃温度要求较高。2.2催化剂中毒及防治催化剂中毒主要有三种类型。（1）催化剂完全中毒。毒物与催化剂活性中心生成了结合力很强的物质不能用一般方法将它去除或根本无法去除。（2）抑制催化反应。卤素和硫的化合物易与活性中心结合此作用是可逆的。（3）沉积覆盖活性中心。燃烧所致碳沉积、陶瓷粉尘和其他颗粒物堵塞活性中心影响催化剂吸附能力使其活性下降。减少催化剂活性的衰减措施如下：按操作章程精准地控制反应条件；对废气进行预处理防止催化剂中毒；当催化剂表面结碳时吹入过量空气并提高燃烧温度去除表面结碳；改善催化剂制备工艺提高催化剂耐热性和抗毒能力。3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预热式、自然热平衡和吸附-催化燃烧三种。3.1预热式当有机废气温度和浓度较低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。3.2自身热平衡式当有机废气温度大于起燃温度并且有机物含量较高热交换器回收部分热量在正常操作下能够维持热平衡不需补充热量。3.3吸附-催化燃烧当有机废气气体流量大、浓度低、温度低采用催化燃烧还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再经热空气吹扫使有机废气脱附出来变成浓缩的高浓度有机废气再进行催化燃烧。有机废气中反应物先向催化剂表面扩散、吸附；被吸附的反应物与氧气在催化剂表面化学键重新组合-发生化学反应；最后生成物由催化剂表面脱附离开催化剂表面向周围介质扩散。当浓缩有机废气实现自身热平衡运转时无需外界补充热源。4有机废气催化燃烧技术进度4.1催化燃烧在汽车尾气净化方面的应用汽车尾气催化净化是将排气管CO、CH和NOx借助汽车尾部安装的催化转化器发生催化反应转化为CO2、H2O和N2此催化剂为三元催化剂。为了防止催化剂中毒必须要使用硫、铅含量低的燃油。在大量过剩氧气的存在下具备