第三章 有害气体燃烧净化法3-催化燃烧等.pptx

一催化燃烧的基本知识
1 催化燃烧的基本原理
催化燃烧是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。
借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,其反应过程为:
2 催化燃烧的特点及经济性
1)催化燃烧的特点
(1)起燃温度低,节省能源
由表1可见,有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗也小的显著特点。在某些情况下,达到起燃温度后便无需外界供热。
项目
起燃温度(℃)
燃烧温度(℃)
燃烧方式
(NOX)产量
催化燃烧
200~400
300~500
催化剂表面无焰燃烧
几乎没有
热力燃烧
600~900
600~800
高温火焰中停留
产生一定量
表1 催化燃烧与热力燃烧的比较
(2)适用范围广
催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体,即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分,又没有回收价值的废气,采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。
(3)处理效率高,无二次污染
用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O(杂原子有机化合物还有其他燃烧产物),因此无二次污染问题。此外,由于温度低,能大量减少NOX的生成
2)催化燃烧的经济性
影响催化燃烧法经济效益的主要因素有:
催化剂性能和成本;
废气中的有机物浓度;
热量回收效率;
经营管理和操作水平。
催化燃烧虽然不能回收有用的产品,但可以回收利用催化燃烧的反应热,节省能源,降低处理成本,在经济上是合理可行的。
3 催化剂
1) 催化剂的主要性能指标
在空速较高,温度较低的条件下,有机废气的燃烧反应转化率接近100%,表明该催化剂的活性较高
催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3个阶段,有一定的使用限期,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。
环保催化剂一般要求:
极高的净化效率
处理量大耐冲刷压降低
抗毒能力强、化学稳定性高、选择性好
高强度、高稳定性
净化设备结构简单投资低
不产生二次污染。
2)催化剂种类
目前催化剂的种类已相当多,按活性成分大体可分3类。
(1)贵金属催化剂
铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用寿命长,适用范围广,易于回收,因而是最常用的废气燃烧催化剂
如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少,价格昂贵,耐中毒性差,人们一直努力寻找替代品
(2)过渡金属氧化物催化剂
作为取代贵金属催化剂,采用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,同时降低了催化剂的成本,常见的有MnOx、CuOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的条件下能消除甲醇蒸气,对乙醛、***、苯蒸气的清除也很有效果。
(3)复氧化物催化剂
一般认为,复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用,活性比相应的单一氧化物要高。主要有以下两大类:
I钙钛矿型复氧化物
稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形成具有天然钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。常见的有几类如:BaCuO2、LaMnO3等。