催化燃燒處理工業(yè)有機(jī)廢氣是20世紀(jì)40年代末出現(xiàn)的技術(shù)。從1949年美國研制出世界上第一套催化燃燒裝置到現(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于油漆、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品業(yè)和鑄造業(yè)等部門，也用于汽車廢氣凈化等方面。今天樸華與大家一起來了解下關(guān)于催化燃燒工藝方面的知識。

案例：康奈可噴漆廢氣催化燃燒項(xiàng)目

1、吸附過程

氣體(吸附質(zhì))進(jìn)入固體(吸附劑)的孔隙中但并未進(jìn)入其晶格內(nèi)。吸附過程可能是物理過程，也可能是化學(xué)過程。物理吸附主要是范德華引力起作用，一般沒有選擇性，在吸附過程中沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學(xué)鍵的生成與破壞。化學(xué)吸附實(shí)際上是一種化學(xué)反應(yīng)，具有選擇性，在化學(xué)吸附過程中，氣體和固體表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

最普遍使用的吸附劑是活性炭、分子篩、硅膠和活性氧化鋁。這些吸附劑經(jīng)過處理后表面積極大，可有效吸附碳?xì)浠衔锏任廴疚?。其缺點(diǎn)是對水有優(yōu)先選擇性吸附作用。所有的吸附劑在一定的高溫下會發(fā)生變化。在這些溫度下，其吸附能力很弱。

污染物可以被解脫出來，從而使吸附劑的活性得到再生，這個過程成為脫附。為了進(jìn)行連續(xù)操作，一般提供兩個或多個吸附床。一個或幾個吸附床在吸附時，另一個或幾個吸附床則進(jìn)行再生。

在吸附過程中，被收集的污染物滯留在吸附床中，只要吸附床有足夠的容量，污染物就不會釋放出來。但是當(dāng)吸附床中的污染物濃度達(dá)到飽和時，污染物便開始釋放出來，這種現(xiàn)象稱為穿透。達(dá)到飽和的吸附床需要進(jìn)行再生，一般采用加熱的氣體對吸附床進(jìn)行脫附，一方面使吸附床重新具有活性，一方面是污染物被解脫出來進(jìn)行回收或分解處理。

2、燃燒過程

碳?xì)浠衔锞蛯儆谶@類污染物。燃燒可以分為直接火焰燃燒和催化燃燒兩類。燃燒即是在氧和熱的作用下將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為水和二氧化碳。其反應(yīng)方程式如下：CnH2m+(n+m/2)O2=nCO2+H2O+Heat在燃燒過程中，氣流量和有機(jī)物負(fù)荷是選擇燃燒技術(shù)的重要參數(shù)。

一個衡量污染物負(fù)荷的參數(shù)是低爆炸極限(LEL)或低可燃極限(LFL)。氣流的低爆炸極限是氣體可自燃的最低有機(jī)物濃度(100%LEL)。由于100%LEL具有爆炸危險，美國消防協(xié)會規(guī)定氣流的LEL不能超過50%,在LEL超過25%時應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w監(jiān)控裝置。

案例：注塑廢氣催化燃燒

另一個要考慮的因素是氣流的能量密度，當(dāng)氣流的能量密度必須大于3.7MJ/m3時點(diǎn)火后氣體可自行維持燃燒，否則需要提供輔助燃料，另外要考慮燃燒后不產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品。能量值低于3.7MJ/m3的氣體，可利用催化劑來幫助氧化燃燒。

經(jīng)常使用的活性催化劑是鉑或鈀的化合物，使用陶瓷作載體。使用催化劑可降低燃燒溫度，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，但是主要缺點(diǎn)是微量的硫和鉛的化合物會使催化劑中毒，而且特定的催化劑對每種有機(jī)污染物起到催化燃燒的作用是不同的，對有些有機(jī)污染物的去除可能無效。

3、在燃燒工藝中，為了節(jié)省能源，一般對燃燒使用或產(chǎn)生的熱量進(jìn)行利用

利用方式包括換熱和回?zé)醿煞N。換熱方式是利用換熱器在燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體和低溫氣體(進(jìn)氣或其他需要熱源的氣流)之間進(jìn)行換熱能量傳遞，回?zé)岱绞绞抢眯顭嵫b置直接和氣流進(jìn)行交替熱交換，因此熱量利用的效率更高。不同的燃燒工藝組合，形成4種基本的燃燒工藝方式：催化燃燒(換熱)，直接燃燒(換熱)，回?zé)岽呋紵?RCO)，回?zé)崛紵?RTO)。在此基礎(chǔ)上還形成了轉(zhuǎn)輪富集燃燒，陶瓷過濾器等方式。

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