探索催化燃燒法之中的奧秘

導(dǎo)讀：催化燃燒實際上為完全的催化氧化，即在催化劑作用下，使廢氣中的有害可燃組分完全氧化為CO2和H2O.由于絕大部分有機(jī)物均具有可燃燒性，因此催化燃燒法已成為凈化含烴類化合物廢氣的有效手段之一。又由于很大一部分有機(jī)化合物具有不同程度的惡臭，因此催化燃燒法也是消除惡…

催化燃燒實際上為完全的催化氧化，即在催化劑作用下，使廢氣中的有害可燃組分完全氧化為CO2和H2O.由于絕大部分有機(jī)物均具有可燃燒性，因此催化燃燒法已成為凈化含烴類化合物廢氣的有效手段之一。又由于很大一部分有機(jī)化合物具有不同程度的惡臭，因此催化燃燒法也是消除惡臭氣體的有效手段之一。

目前催化燃燒法已應(yīng)用于金屬印刷、絕緣材料、漆包線、煉焦、涂料、化工等多種行業(yè)中凈化有機(jī)廢氣。特別是在漆包線、絕緣材料、印刷等生產(chǎn)過程中排出的烘干廢氣，因廢氣溫度較高、，有機(jī)物濃度較高，對燃燒反應(yīng)及熱量回收有利，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)用最為廣泛。

同其他燃燒法相同，催化燃燒的最終產(chǎn)物為CO2和H2O，無法回收廢氣中原有的有機(jī)組分，因此操作過程中的能耗大小以及熱量回收的程度將決定催化燃燒法的應(yīng)用價值。

一、催化燃燒法的特點

與其他種類的燃燒法相比，催化燃燒法具有如下特點：

①催化燃燒為無火焰燃燒，所以安全性好;

②燃燒溫度要求低，大部分烴類和CO2在300~450℃之間即可完成反應(yīng)，由于反應(yīng)溫度低，故輔助燃料消耗少;

③對可燃組分濃度和熱值限制較小;

④為使催化劑延長使用壽命，不允許廢氣中含有塵粒和霧滴。

二、催化燃燒催化劑

用于催化燃燒的催化劑以貴金屬Pt、Pd催化劑使用最多，因為這些催化劑活性好，壽命長，使用穩(wěn)定。我國由于貴金屬資源稀少，因此注意了從事非貴金屬催化劑的研究，目前研究較多的為稀土催化劑，并已取得一定成效。國內(nèi)已研制使用的催化劑有下列幾類。

以Al2O3為載體的催化劑。此載體可作成蜂窩狀或粒狀等，然后將活性組分負(fù)載其上，現(xiàn)已使用的有蜂窩陶瓷鈀催化劑、蜂窩陶瓷鉑催化劑、蜂窩陶瓷非貴金屬催化劑、yAl2O3粒狀鉑催化劑、yA2O3稀土催化劑等

以金屬作為載體的催化劑。可用鎳鉻合金、鎳鉻鎳鋁合金、不銹鋼等金屬作為載體，已經(jīng)應(yīng)用的有鎳鉻絲蓬體球鈀催化劑、鉑鈀/鎳60鉻15帶狀催化劑、不銹鋼絲網(wǎng)鈀催化劑以及金屬蜂窩體的催化劑等。

三、催化燃燒法工藝流程

針對排放廢氣的不同情況，可以采用不同形式的催化燃燒工藝，但不論采用何種工藝形式，其流程的組成具有如下共同的特點。

)進(jìn)入催化燃燒裝置的氣體首先要經(jīng)過預(yù)處理，除去粉塵、液滴及有害組分，避免催化床層的堵塞和催化劑的中毒。

(2)進(jìn)入催化床層的氣體溫度必須要達(dá)到所用催化劑的起燃溫度，催化反應(yīng)才能進(jìn)行，因此對于低于起燃溫度的進(jìn)氣，必須進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到起燃溫度。特別是開車時，對冷進(jìn)氣必須進(jìn)行預(yù)熱，因此催化燃燒法最適于連續(xù)排氣的凈化，經(jīng)開車時對進(jìn)氣預(yù)熱后，即可利用燃燒尾氣的熱量預(yù)熱進(jìn)口氣體。若廢氣為間歇排放，每次開車均需對進(jìn)口冷氣體進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱器的頻繁啟動，使能耗大大增加。氣體的預(yù)熱方式可以采用電加熱也可以采用煙道氣加熱，目前應(yīng)用較多的為電加熱。

(3)催化燃燒反應(yīng)放出大量的反應(yīng)熱，因此燃燒尾氣溫度很高，對這部分熱量必須回收。一般是首先通過換熱器將高溫尾氣與進(jìn)口低溫氣體進(jìn)行熱量交換以減少預(yù)熱能耗，剩余熱量可采用其他方式進(jìn)行回收。在生產(chǎn)裝置排出的有機(jī)廢氣溫度較高的場合，如漆包線、絕緣材料等的烘干廢氣，溫度可達(dá)300℃以上，可以不設(shè)置預(yù)熱器和換熱器，但燃燒尾氣的熱量仍應(yīng)回收。

催化燃燒工藝流程有分建式與組合式兩種。

在分建式流程中，預(yù)熱器、換熱器、反應(yīng)器均作為獨立設(shè)備分別設(shè)立，其間用相應(yīng)的管路連接，一般應(yīng)用于處理氣量較大的場合。

組合式流程將預(yù)熱、換熱及反應(yīng)等部分組合安裝在同一設(shè)備中，即所謂催化燃燒爐，流程緊湊、占地小，一般用于處理氣量較小的場合。我國有這類裝置的定型產(chǎn)品，可根據(jù)處理氣量的大小進(jìn)行選擇。

(4)進(jìn)行催化燃燒的設(shè)備為催化燃燒爐，主要包括預(yù)熱與燃燒兩部分。在預(yù)熱部分，除設(shè)置加熱裝置外，還應(yīng)保持一定長度的預(yù)熱區(qū)，以使氣體溫度分布均勻并在使用燃料燃燒加熱進(jìn)口廢氣時，保證火焰不與催化劑接觸。為防止熱量損失，對預(yù)熱段應(yīng)予以良好保溫。在催化反應(yīng)部分，為方便催化劑的裝卸，常設(shè)計成筐狀或抽屜狀的組裝件。