淺析催化燃燒在有機廢氣處理中的應用和發展-催化燃燒機器

發布時間：2020-07-29 08:49:51

　　淺析催化燃燒在有機廢氣處理中的應用和發展

　　隨著我國經濟的發展，化工企業的出現導致了大量工業有機廢氣的排放。根據空氣質量改善防御蔓延到規劃、揮發性有機污染物的揮發性有機化合物的儀器控制工作已經列為國防蔓延到工作的主要任務之一。催化燃燒作為控制VOCs污染的主要技術，具有反應條件溫和、操作條件易于控制、無二次污染等優點。尤其是催化燃燒在控制難降解VOCs污染方面具有顯著的優勢，引起了研究者的廣泛關注。介紹了催化燃燒技術中催化劑的種類和特點，并對其在有機廢氣處理中的應用和發展進行了展望。

　　1.催化劑選型

　　在催化燃燒中，與直接燃燒相比，催化劑的存在使得有機物在熱破壞過程中所需的停留時間較短，溫度較低，催化濃度范圍較寬，幾乎可以處理所有的烴類有機廢氣和惡臭氣體。催化劑的凈化率一般在95%以上，根據活性組分的不同，催化劑的種類可分為三類。

　　1.1貴金屬催化劑

　　Pt等貴金屬,Pa,氧化碳氫化合物及其衍生物的催化活性高,適用范圍廣,催化劑壽命長,容易回收,從而廣泛用于有機廢氣的處理。

　　以乙二醇二甲醚蒸氣和甲苯蒸氣為催化燃燒氣體，研究了三種不同鈀鎳合金負載型催化劑對有機廢氣催化燃燒的影響。用SEM和EDS對催化劑進行了表征，結果表明，Pd含量的變化對催化劑的催化活性影響較大，分別為0.5%和0.8%Pd/0.8%。鎳基合金燃燒催化劑在210～240℃溫度范圍內可使1600mg/m3甲苯廢氣和40000mg/m3乙二醇二甲醚廢氣的轉化率達到95%，具有良好的催化燃燒效果。采用FRIPP公司開發的Pt、Pd催化劑對單組分和多組分有機模擬廢氣進行了催化燃燒實驗。試驗結果表明，處理溫度為2 5 0℃，床層空速為2 0 0 0h-1，苯系有機廢氣的去除率可達97%以上。

　　1.2過渡金屬氧化物催化劑

　　過渡金屬氧化物作為一種強氧化催化劑,碳氫化合物如甲烷和有限公司具有較高的催化活性,同時催化劑成本低,常見的CoOX,CuOX和MnOX催化劑等。

　　采用檸檬酸(CA)溶膠-凝膠法制備了萬一玲和其他CeO2 MnOx催化劑。在氯乙烯有機廢氣的催化燃燒模型中，研究了制備條件和反應條件對CeO2-MnOx催化劑性能的影響。結果表明，當Ca∶Mn:Ce= 0.3:0.5∶0.50時，采用Mn/催化劑制備了CeO2-MnOx催化劑。制備的CeO2-MnOx催化劑具有催化活性，在1000-30000h-1床空速和0.05%-0.15%低濃度下對氯乙烯的催化燃燒效果較好。大連工業大學研制的MnO 2催化劑在條件下可以脫除CH3OH蒸氣，對C2H4O、C3H6O和C6H6蒸氣的脫除效果良好。催化燃燒

　　1.3復合氧化物催化劑

　　復合氧化物的催化活性高于單一氧化物，這是由于它們之間的相互作用，如結構或電子調制。主要有以下兩類:一、鈣鈦礦復合氧化物,稀土和過渡金屬氧化物形成鈣鈦礦復合氧化物,一般ABO3的一般公式,常見LaMnO3和BaCuO2等;尖晶石氧化物:AB2X4一般公式是一種重要的復雜的氧化物結構類型,尖晶石型催化劑具有杰出的深度氧化催化活性。以ZrO2、SiO2、MgO、Al2O3和TiO2為載體，采用浸漬法制備了負載型Cu Mn Ce(CMC)催化劑。以甲苯和丙酮為燃燒氣體，研究了催化劑的催化燃燒活性。結果表明，純CMC催化劑的鈰基固溶體結構具有良好的催化活性，其中TiO 2和ZrO2的高溫熱穩定性好。這是因為TiO2和ZrO2很好地保持了催化劑的活性固溶體結構。但以SiO2和Al2O3為載體時，表面羥基和較大的比表面積不利于CMC活性固溶體結構的形成。以MgO為載體時，Mn-Cu等過渡金屬相互作用，導致CMC活性結構的破壞和催化活性的降低。

　　2.催化燃燒工藝

　　2.1工作原理

　　催化燃燒是一個氣-固相催化反應過程中,反應的本質是活性氧參與的深度氧化。在催化燃燒過程中，催化劑可以吸附并降低反應的活化能。通過在催化劑表面富集反應物分子，可以提高反應速率，加速反應過程。利用該催化劑的優良性能，可以在較低的點火溫度(200~300℃)下實現有機廢氣的無焰燃燒，并將其分解為CO2和H2O，同時釋放出大量的熱能。由于催化劑具有選擇性催化作用，可以限制含氮化合物(RNH)在燃料中的氧化過程，使其在反應中形成分子氮(N2)。

　　2.2主要工藝

　　目前使用的催化燃燒技術主要包括固定床催化燃燒技術、流化床催化燃燒技術、單片催化燃燒過程流催化燃燒,四類,每個進程使用催化劑類型和治療效果的有機廢氣。

　　3.展望

　　催化燃燒技術具有燃燒點低、能耗低的特點，可大大提高低濃度有機廢氣的處理效率。它在催化反應、化工、自動檢測和環境工程控制等方面有著重要的應用。但由于催化劑易中毒、壽命長，在有機廢氣處理中的應用受到限制。因此,開發新型的催化燃燒催化劑開發和大的比表面積,燃點低,空間速度和抵抗能力的非貴金屬催化劑,使它能在低溫條件下退化不同濃度有機廢物的同時,將成為未來研究工作的重點。同時，催化燃燒裝置應發展到整體和節能，從而降低成本和使用成本。

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