一、催化燃烧原理

借助催化剂可使赢博体育:有机废气在较低的起燃(ran)温度条件(jian)下，发生无焰燃(ran)烧(shao)，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量(liang)热。

　　（1）起燃温度低，反应速率快，节省能源。催化燃烧过程中，催化剂起到降低VOCs分(fen)子(zi)(zi)与氧分(fen)子(zi)(zi)反应的活化能，改变反应途(tu)径(jing)的作用。

　　（2）处理效率高，二次污染物和温室气体排放量少。采用赢博体育:催化燃烧处理VOC废气的(de)净(jing)化(hua)率(lv)通常在95%以上，终产物主(zhu)要为CO2和H2O。由于催化(hua)燃烧温(wen)度低，大量(liang)减(jian)少NOx的(de)生成。辅(fu)助燃料消(xiao)耗排(pai)放的(de)CO2量(liang)在总CO2排(pai)放量(liang)中占(zhan)很大比例，辅(fu)助能源消(xiao)耗量(liang)减(jian)少，显然减(jian)少了(le)温(wen)室气体CO2排(pai)放量(liang)。

　　（3）适用范(fan)围广,催化燃烧(shao)几乎可(ke)以处理所(suo)有的(de)烃类有机废(fei)气(qi)及恶(e)臭(chou)气(qi)体，适合(he)处理的(de)VOCs浓(nong)度范(fan)围广。对(dui)于低浓(nong)度、大流量、多组分而无回收(shou)价值的(de)VOC废(fei)气(qi)，采(cai)用催化燃烧(shao)法(fa)处理是比(bi)较经济合(he)理的(de)。

　　二、催化燃烧催化剂活性组分

　　工业上的催化剂都是由活性成分、助剂和载体等组成，其中活性组分及其分布、颗粒大小、催化剂载体对催化效果和寿命有很大的影响。用于工业废气处理厂家的催(cui)化(hua)(hua)燃烧VOCs的催(cui)化(hua)(hua)剂的活性成(cheng)分可分为(wei)贵金属(shu)、非(fei)贵金属(shu)氧化(hua)(hua)物。

　　贵(gui)(gui)金属是低温催化燃烧较为常(chang)用的催化剂，其(qi)优点是具有(you)较高的活性、良好的抗(kang)硫性，缺点是活性组分(fen)容(rong)易挥发和烧结，容(rong)易引(yin)起氯中毒、价格昂贵(gui)(gui)，资源短缺。

　　2.1贵金属催化剂

　　Pt、Pd、Ru等贵金属对烃类(lei)及其衍生(sheng)物的(de)氧(yang)化都具有很高的(de)催(cui)化活性，且(qie)使用寿(shou)命长(zhang)、适(shi)用范围(wei)广(guang)、易于回收，因(yin)而是较为常用的(de)废气燃烧(shao)催(cui)化剂。如我国早期(qi)采(cai)用的(de)Pt—AI：O，催(cui)化剂就属于此(ci)类(lei)催(cui)化剂。但由于其资源(yuan)稀少、价格昂贵、耐中(zhong)毒性差，因(yin)此(ci)，人们一直在(zai)努力寻找替代(dai)品，尽量减少其用量。

　　2.2非贵金属氧化(hua)物催化(hua)剂

　　非(fei)贵(gui)金(jin)属氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂主要有钙钛(tai)矿型、尖晶石型以(yi)及复合氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂等，价格相对(dui)较(jiao)低(di)，也表现出很好(hao)(hao)的催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性能，如钙钛(tai)矿型催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂高温热稳(wen)定性较(jiao)好(hao)(hao)，尖晶石型催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂具有优良的低(di)温活(huo)(huo)性，但其不足(zu)之处在于催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性相对(dui)较(jiao)低(di)，起燃温度较(jiao)高。

　　2.3复氧化(hua)物(wu)催(cui)化(hua)剂(ji)

　　一(yi)般认为(wei)，复氧(yang)化物之间由于(yu)存在结(jie)构或电子增刊谭明侠等(deng)：VOC催(cui)化燃烧(shao)技术385调变等(deng)相(xiang)互作(zuo)用，活(huo)性比相(xiang)应的单一(yi)氧(yang)化物要高。主要有以(yi)下两(liang)大类。

　　（1）钙(gai)钛矿(kuang)型复氧化(hua)物

　　稀土与过渡(du)金属氧(yang)(yang)化(hua)物在一定(ding)条件下可以(yi)形成(cheng)具有天然钙(gai)钛矿型的复合(he)氧(yang)(yang)化(hua)物，通(tong)式(shi)为ABO，其活性(xing)明显优于相应(ying)的单(dan)一氧(yang)(yang)化(hua)物。A为四(si)面体型结(jie)构，B为八面体形结(jie)构；A和B形成(cheng)交替立体结(jie)构，易于取代(dai)而产(chan)生晶(jing)格(ge)缺陷，即催化(hua)活性(xing)中心位，表面晶(jing)格(ge)氧(yang)(yang)提(ti)供高活性(xing)的氧(yang)(yang)化(hua)中心，从而实现深度氧(yang)(yang)化(hua)反应(ying)。常见的有BaCuO：、LaMnO3等(deng)。

　　（2）尖晶石型(xing)复氧化物

　　作(zuo)为复(fu)氧化物重要的(de)(de)一种结构类型(xing)，以AB2X4表示，尖晶(jing)石亦(yi)具有优良(liang)的(de)(de)深(shen)度(du)氧化催化活(huo)性。如对CO的(de)(de)催化燃(ran)烧(shao)起燃(ran)点落在(zai)低温(wen)区(qu)(约80℃)，对烃类亦(yi)在(zai)低温(wen)区(qu)可(ke)实(shi)现完(wan)全氧化。其中研究较为活(huo)跃的(de)(de)CuMn：O。尖晶(jing)石，对芳烃的(de)(de)活(huo)性尤(you)为出色(se)。如使(shi)C，H。完(wan)全燃(ran)烧(shao)只(zhi)需260℃，实(shi)现低温(wen)催化燃(ran)烧(shao)，这点具有特别实(shi)际意义。

　　2.4过渡(du)金属(shu)氢化物催化剂

　　作为取(qu)代(dai)贵(gui)金属催(cui)化剂(ji)，采用氧化性较(jiao)强(qiang)的(de)(de)过(guo)渡(du)金属氧化物，对CH。等烃类和CO亦具有(you)较(jiao)高的(de)(de)活性，同时降低了催(cui)化剂(ji)的(de)(de)成本，常见(jian)的(de)(de)有(you)MnOx、CoOx和CuOx等催(cui)化剂(ji)。大(da)(da)连理(li)工(gong)大(da)(da)学(xue)研制的(de)(de)含MnO：催(cui)化剂(ji)，在一定(ding)条件下能消除CH，OH蒸(zheng)气，对C：H。O、C3H60、C6H。蒸(zheng)气的(de)(de)清除也很有(you)效果。

　　三、催化剂载体以及方式

　　3.1载体

　　VOC净(jing)化(hua)催(cui)化(hua)剂的(de)(de)载(zai)体(ti)(ti)主要有(you)两类(lei)(lei)：一类(lei)(lei)是(shi)(shi)球状(zhuang)(zhuang)或片状(zhuang)(zhuang)；另一类(lei)(lei)是(shi)(shi)整体(ti)(ti)式多孔(kong)蜂窝状(zhuang)(zhuang)。金属载(zai)体(ti)(ti)催(cui)化(hua)剂的(de)(de)优(you)点(dian)是(shi)(shi)导热(re)性(xing)能(neng)好、机(ji)械(xie)强(qiang)度(du)高，缺(que)点(dian)是(shi)(shi)比表(biao)面(mian)积较小。颗粒状(zhuang)(zhuang)载(zai)体(ti)(ti)的(de)(de)优(you)点(dian)是(shi)(shi)比表(biao)面(mian)积大，缺(que)点(dian)是(shi)(shi)压降大以及因载(zai)体(ti)(ti)间(jian)相互摩擦，造成(cheng)活性(xing)组分磨耗损失(shi)。蜂窝陶瓷载(zai)体(ti)(ti)是(shi)(shi)比较理想的(de)(de)载(zai)体(ti)(ti)型式，它具有(you)很(hen)高的(de)(de)比表(biao)面(mian)，压力降较片粒柱状(zhuang)(zhuang)低(di)，机(ji)械(xie)强(qiang)度(du)大，耐磨、耐热(re)冲(chong)击。

　　3.2负载方式

　　催化(hua)剂活性组(zu)分可通过下(xia)列方(fang)式沉(chen)积(ji)在(zai)(zai)载体(ti)上(shang)(shang)：(1)电沉(chen)积(ji)在(zai)(zai)缠绕或(huo)压制的(de)(de)金属载体(ti)上(shang)(shang)；(2)沉(chen)积(ji)在(zai)(zai)颗粒状陶瓷(ci)材料(liao)上(shang)(shang)；(3)沉(chen)积(ji)在(zai)(zai)蜂窝结构(gou)的(de)(de)陶瓷(ci)材料(liao)上(shang)(shang)。

　　四、催化剂失活

　　4.1失活

　　催化剂在使(shi)用(yong)过程(cheng)中(zhong)随(sui)着时(shi)间的延长，活性会(hui)逐渐下(xia)降，直至失活。催化剂失活主要(yao)有3种类型。

　　（1）催化(hua)剂(ji)完全失活(huo)

　　使催化剂(ji)失(shi)活(huo)(huo)(huo)的(de)毒(du)物(wu)(wu)包括快(kuai)速(su)和慢速(su)作(zuo)用毒(du)物(wu)(wu)两大类。快(kuai)速(su)作(zuo)用毒(du)物(wu)(wu)主要有P、As等，慢速(su)作(zuo)用毒(du)物(wu)(wu)有Pb、Zn等。通常情况下，催化剂(ji)失(shi)活(huo)(huo)(huo)是由(you)于(yu)(yu)毒(du)物(wu)(wu)与(yu)活(huo)(huo)(huo)性组(zu)分化合或熔成合金。对于(yu)(yu)快(kuai)速(su)作(zuo)用毒(du)物(wu)(wu)来说，即使只有微(wei)量(liang)，也能使催化剂(ji)迅(xun)速(su)失(shi)活(huo)(huo)(huo)。

　　（2）抑(yi)制催化(hua)反应

　　卤素(su)和硫的(de)(de)化合物易与活性(xing)中(zhong)心结合，但这种结合是比较松弛、可逆(ni)且(qie)暂时性(xing)的(de)(de)。当废气中(zhong)的(de)(de)这类物质被(bei)去除后，催化剂活性(xing)可以(yi)恢复。

　　（3）沉积覆盖活性中(zhong)心

　　不饱和化合(he)物的(de)(de)存在导致碳沉积，此外(wai)陶瓷粉尘(chen)、铁氧(yang)化合(he)物及(ji)其他颗(ke)粒(li)物堵塞活性中心，从而影响催(cui)化剂的(de)(de)吸(xi)附与解吸(xi)能力(li)，导致催(cui)化剂活性下降。

　　4.2预防措施

　　预(yu)防催化(hua)剂活性衰减，可以采(cai)取下列相应的措施：

　　（1）按照(zhao)操作规程，正确控制(zhi)反应条件。

　　（2）当催(cui)化(hua)剂(ji)表面(mian)结炭时，通(tong)过(guo)吹人(ren)新鲜空气(qi)，提高(gao)燃烧(shao)温度(du)，烧(shao)去表面(mian)结炭。

　　（3）将废气进行预处理，以除去毒(du)物(wu)，防止(zhi)催化剂中毒(du)。

　　（4）改进催化剂(ji)的(de)制备(bei)工艺(yi)，提(ti)高(gao)催化剂(ji)的(de)耐热性和抗(kang)毒(du)能力。

　　五、赢博体育:催化燃烧工艺流程

　　根据废气预热方式(shi)及富集方式(shi)，催化燃(ran)烧(shao)工艺(yi)流程可分(fen)为(wei)3种。

　　(1)预热式

　　预(yu)热(re)(re)(re)(re)式是(shi)催(cui)化燃烧(shao)的基本(ben)流程形式。有(you)机(ji)废(fei)气(qi)温度在(zai)100℃以(yi)下，浓(nong)度也(ye)较低，热(re)(re)(re)(re)量(liang)不能自给，因此(ci)在(zai)进(jin)入反(fan)应器前需要(yao)在(zai)预(yu)热(re)(re)(re)(re)室加热(re)(re)(re)(re)升温。燃烧(shao)净化后(hou)气(qi)体(ti)在(zai)热(re)(re)(re)(re)交换器内与未(wei)处理废(fei)气(qi)进(jin)行热(re)(re)(re)(re)交换，以(yi)回收(shou)部分(fen)热(re)(re)(re)(re)量(liang)。该工艺(yi)通常采用煤气(qi)或电(dian)加热(re)(re)(re)(re)升温至(zhi)催(cui)化反(fan)应所需的起燃温度。

　（2）自(zi)身热平衡式

　　当有机废气排出时温度高于(yu)起燃温度(在300℃左右(you))且(qie)有机物含量(liang)(liang)较高，热(re)(re)交换器回收部(bu)分净化气体所产生的热(re)(re)量(liang)(liang)，在正常操作下能够维持热(re)(re)平衡，无需补充热(re)(re)量(liang)(liang)，通常只需要在催化燃烧(shao)反(fan)应器中(zhong)设置电加热(re)(re)器供起燃时使用。

　（3）吸附(fu)-催化燃烧

　　当(dang)有机(ji)(ji)(ji)废气(qi)的流量大(da)、浓(nong)度(du)低、温度(du)低，采(cai)用催化(hua)燃烧需耗大(da)量燃料(liao)时，可(ke)先采(cai)用吸(xi)附(fu)手段将(jiang)有机(ji)(ji)(ji)废气(qi)吸(xi)附(fu)于吸(xi)附(fu)剂上(shang)进(jin)行浓(nong)缩，然后通(tong)过热空气(qi)吹扫，使有机(ji)(ji)(ji)废气(qi)脱附(fu)成(cheng)为高浓(nong)度(du)有机(ji)(ji)(ji)废气(qi)(可(ke)浓(nong)缩10倍(bei)以上(shang))，再进(jin)行催化(hua)燃烧。此时，不需要(yao)补充(chong)热源(yuan)，就可(ke)维(wei)持正常运行引。

　　对于有机废气催化燃(ran)烧工艺(yi)的(de)选择(ze)主要(yao)取决于：

　　(1) 燃烧过(guo)程的(de)放热量，即废气(qi)中可燃物的(de)种类和(he)浓度。

　　(2) 起燃温度，即有机组分的性(xing)质及催化(hua)剂活性(xing)。

　　(3)热(re)(re)回收率等(deng)。当回收热(re)(re)量超过预热(re)(re)所需热(re)(re)量时，可实现自身热(re)(re)平衡运转(zhuan)，无(wu)需外界补充热(re)(re)源，这是比较经济的。催化化燃烧的应用。