催化燃烧是借助催化剂在低温下(200-400℃)下,实现对有机物的完全氧化,能耗小,操作简便,安全,净化效率高,在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面,比如化工、喷漆、绝缘材料、涂料生产等行业应用较广,已有不少定型设备可供选用。
一、催化原理及装置组成
(1)催化剂定义
催化剂是一种能提高化学反应速率,控制反应方向,在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。
(2)催化作用机理
催化作用的机理是一个很复杂的问题,这里仅简单说下。在一个化学反应过程中,催化剂的加入并不能改变原有的化学平衡,所改变的仅是化学反应速度,而在反应前后,催化剂本身的性质并不发生变化。那么,催化剂是怎样加速了反应速度呢?既然反应前后催化剂不发生变化,那么催化剂到底参加了反应没有?实际上,催化剂本身参加了反应,正式由于它的参加,使反应改变了原有的途径,使反应的活化能降低,从而加速了反应速度。(不会的有点难理解哈,不再深入讲解了哈)
(3)催化燃烧的工艺组成
不同的排放场合和不同的废气,有不同的工艺流程。但不论采取哪种工艺流程,都有如下工艺单元组成。
①废气预处理 为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行预处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。
②预热装置 预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置。因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说称为催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。
预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。预热器的热源可采用烟道气或电加热,目前采用电加热较多。当催化反应开始后,可尽量以回收的反应热来预热废气。在反应热较大的场合,还应设置废热回收装置,以节约能源。
预热废气的热源温度一般都超过催化剂的活性温度。为保护催化剂,加热装置应与催化燃烧装置保持一定距离,这样还能使废气温度分布均匀。
从需要预热这一点出发,催化燃烧法Zui适用于连续排气的净化,若间歇排气,不仅每次预热需要耗能,反应热也无法回收利用,会造成很大的能源浪费,在设计和选择时应注意这一点。
③催化燃烧装置 一般采用固定床催化反应器。反应器的设计按规范进行,应便于操作,维修方便,便于装卸催化剂。
在进行催化燃烧的工艺设计时,应根据具体情况,对于处理气量较大的场合,设计成分建式流程,即预热器、反应器独立装设,其间用管道连接。对于处理气量小的场合,可采用催化焚烧炉,把预热与反应组合在一起,但要注意预热段与反应短间的距离。
在有机物废气催化燃烧中,所要处理的有机物废气在高温下与空气混合容易引起爆炸,安全问题十分重要。一方面必须控制有机物与空气的混合比,使之在爆炸下限;另一方面,催化燃烧系统应设置检测报警装置和有防爆措施。