催化燃燒設備燃燒過(guò)程

催化燃燒設備燃燒過(guò)程

在化學(xué)反應過(guò)程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速氣體氧化的方法，叫做催化燃燒法。

催化燃燒過(guò)程是在催化燃燒裝置中進(jìn)行的。廢氣先通過(guò)熱交換器預熱到200～400℃，再進(jìn)入燃燒室，通過(guò)催化劑床時(shí)，氧和氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上，增加了氧和氣體接觸碰撞的機會(huì )，提高了活性，使氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應而生成CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生熱量，從而使得氣體變成氣體。將濃縮的廢氣引入主要設備，廢氣經(jīng)內裝加熱裝置從活性炭層中將物分離后，通過(guò)催化劑的作用分解成水和二氧化碳，同時(shí)釋放能量，由熱交換裝置置換能量，用于維護設備自燃的能源。

催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應器、熱回收系統和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，如右圖所示。其凈化原理是：未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前，先經(jīng)過(guò)熱交換器被預熱后送至燃燒室，在燃燒室內達到所要求的反應溫度，氧化反應在催化反應器中進(jìn)行，凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量，再由煙囪排入大氣。

催化燃燒設備假設凈化裝置處理風(fēng)量為2000m3/h，裝機功率60kw，電加熱工作時(shí)間約半小時(shí)，當催化床溫度達到250～300℃時(shí)，催化燃燒床開(kāi)始反應，利用廢氣反應產(chǎn)生的熱空氣循環(huán)使用，此時(shí)電加熱停止，不需要外加熱，單床脫附，脫附時(shí)間為3~4小時(shí)，設定時(shí)間活性炭吸附箱定時(shí)自動(dòng)切換脫附，內部裝填的陶瓷蜂窩體貴金屬催化劑使用壽命為10000小時(shí)。整個(gè)脫附系統采用多點(diǎn)溫度控制，脫附效果的穩定。

催化劑采用堇青石蜂窩陶瓷體作為一載體，γ-Al2O3為載體，以貴金屬Pd、Pt等為主要活性組分，貴金屬鉑和鈀,具有、高凈化效率、及長(cháng)使用壽命。

爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料，或用雙層夾墻結構，使通過(guò)催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室具有足夠的長(cháng)度和空間，具有良好的保溫效果，氣流和溫度均勻分布，催化劑反應器設計成裝卸方便的模屜結構，便于清洗和更換催化劑載體。

催化燃燒設備催化劑

催化燃燒對催化劑的基本要求是:既能燒結、保持活性物質(zhì)具有較大的比表面積及良好的熱穩定性，又要具有的活性，可起到催化劑活性組分或助催化劑的作用。這在某種程度上是互相矛盾的，因為研究已經(jīng)證明氧化物的活性和熱穩定性成反比。同時(shí)，需有高的機械強度以及對燃料中所含毒素有高的蝕性。

催化燃燒反應的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。對催化劑的要求是：

1、。催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學(xué)轉化率。而轉化率不僅與催化活性材料自身的活性有關(guān)，而且與催化載體的物理形狀有著(zhù)直接關(guān)系。所以，在選擇適應的催化活性材料的同時(shí)，還考慮催化載體的物理形狀，催化劑有較高的活性，達到催化燃燒凈化的目的。,特別要低溫活性好,以便在盡可能低的溫度下開(kāi)始反應。

2、熱穩定性好。燃燒反應是放熱反應，釋放出大量的熱可使催化劑的表面達到 500～1000℃的高溫，而催化劑容易因熔融而降低活性，所以要求催化劑能。由于廢氣的溫度隨時(shí)變化，如果催化劑不能適應范圍內的溫度變化，催化劑的性能就會(huì )下降，凈化效率就會(huì )降低。因此，催化劑具備適應范圍內的溫度變化。

3、。在催化燃燒過(guò)程中，催化劑往往會(huì )因高溫、振動(dòng)和氣流等因素的作用，使催化劑產(chǎn)生破裂和磨損，破裂和磨損會(huì )造成催化劑的活性降低，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

4、壽命長(cháng)。催化活性材料大都比較昂貴，所以，設計時(shí)選用催化劑時(shí)應盡量使用壽命較長(cháng)的催化劑。

催化燃燒設備作催化燃燒用的催化劑可分為:

1金屬類(lèi):鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑有很高的氧化活性和易回收等優(yōu)點(diǎn)，雖然存在著(zhù)資源、價(jià)格昂貴和耐中毒性差等缺點(diǎn)，但仍然是世界各國采用的主要催化劑。

2非貴金屬類(lèi)：主要是過(guò)渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。單組分的氧化物，如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NiO)等。單組分氧化物耐熱性差，活性低，致使應用受到限制。后改用兩種以上的金屬氧化物的混合物，如二氧化錳－氧化銅 (3:2)的復合物，三氧化二鐵－三氧化二鉻復合物，氧化銅－三氧化二鉻復合物，鈷、錳的尖晶石型復合物，銅、錳、鎳、鋅的鉻酸鹽等。復合氧化物雖可某些催化性能，但氧化活性仍不及貴金屬。此外，還有金屬硫化物如釷、鎳、鉬、鈷的硫化物。這類(lèi)催化劑一般只適用于含硫的碳氫化合物的催化燃燒,使用溫度限于300～400℃，高溫時(shí)易分解。

催化劑的活性物質(zhì)一般都涂在載體上，所以它的形狀也依載體而異。載體有γ-Al2O3制成的球體、圓柱體和各種異形體，有用表面覆蓋活性氧化鋁薄膜的多孔陶瓷蜂窩體，也有用耐熱合金絲制成的膨體球和金屬波紋板等。載體可減少催化劑的用量，起支撐作用。它應具有比表面積大、、機械強度大和流體阻力小等特性。

催化燃燒設備反應程度

不同的碳氫化合物通過(guò)催化劑時(shí)反應的難易程度也不相同。難度大小一般按下列順序排列:側鏈>直鏈;炔烴>烯烴>烷烴；Cn>…>C3>C2>C1；脂肪族>脂環(huán)族>芳香族。

相同的碳氫化合物通過(guò)不同的催化劑時(shí)反應的難易程度也有差別。難度大小一般按下列順序排列：

甲烷：

Pd>Pt>Co3O4>PdO>Cr2O3>Mn2O3>CuO>CeO2>Fe2O3>V2O5>NiO>MoO3>TiO2

乙烯:

Pd>Pt>Co3O4>Cr2O3>Ag2O>Mn2O3>CuO>NiO>V2O5>CdO>Fe2O3>MoO3>WO>TiO>ZnO

丙烷：Pt>Pd>Ag2O>Co3O4>CuO>MnO2>Cr2O3>CdO>V2O5>Fe2O3>NiO>>CeO2>Al2O3>ThO2

異戊二烯:

Pd>Pt>>MnO2>Co3O4>Cr2O3>CeO2>NiO>Fe2O3

處理不同的工業(yè)廢氣應當根據上述排列順序選擇適當的催化劑。

催化燃燒設備催化燃燒應用

催化燃燒適用于含有可燃氣體、蒸氣等氣體的凈化，但對于含有大量塵粒、霧滴等氣體，容易引起催化床層的堵塞，使催化活性下降，從而降低凈化效率。催化燃燒凈化方法，幾乎適用于所有排放烴類(lèi)或有臭味化合物的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。

石油化工、油漆、電鍍、印刷、涂料、輪胎制造等工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中都涉及到揮發(fā)化合物的使用和排放。的揮發(fā)物通常是烴類(lèi)化合物、含氧化合物、含氯、硫、磷及鹵素化合物，這些揮發(fā)性物如不經(jīng)處理直接排入大氣會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染。傳統的廢氣凈化處理方法(如吸附法、冷凝法、直接燃燒法等)均存在缺陷,如易造成二次污染等。為了克服傳統廢氣處理方法的缺陷,人們采用催化燃燒方法來(lái)對廢氣進(jìn)行凈化處理。