VOCs催化燃燒技術(shù)原理與工藝流程
揮發(fā)性物是石油化工、制藥、印刷、噴漆、制鞋等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物。該類物大多具有毒性并伴有惡臭,部分還可以致癌,且多數(shù)VOCs對(duì)臭氧層有破壞作用。傳統(tǒng)的廢氣凈化方法有吸附法、冷凝法和直接燃燒法等,但它們有易產(chǎn)生二次污染、能耗大、易受廢氣濃度和溫度限制的缺點(diǎn)。而新興的催化燃燒技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)階段走向工程實(shí)踐。
一、催化燃燒的基本原理
催化燃燒是典型的氣涸相催化反應(yīng),其實(shí)質(zhì)是活性氧參與氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能,同時(shí)使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面,以提高反應(yīng)速率。
借助催化劑可使廢氣在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O,同時(shí)放出大量熱。
二、催化燃燒的特點(diǎn)
1、起燃溫度低,節(jié)省能源
廢氣催化燃燒與直接燃燒相比,具有起燃溫度低、能耗低的顯著特點(diǎn)。在某些情況下,催化燃燒達(dá)到起燃溫度后便無需外界供熱。
2、適用范圍廣
催化燃燒設(shè)備幾乎可以處理所有的烴類廢氣及惡臭氣體。對(duì)于化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、無回收價(jià)值的廢氣,采用吸附摧化燃燒法的處理效果。
3、處理,無二次污染
用催化燃燒法處理廢氣的凈化率一般都在以上,終產(chǎn)物為的CO2和H2O(雜原子化合物還有其他燃燒產(chǎn)物),且由于燃燒溫度低,能大量減少NOx的生成,因此不會(huì)造成二次污染。
三、催化燃燒工藝流程
根據(jù)廢氣的預(yù)熱方式及富集方式,催化燃燒裝置的工藝流程可分為3種。
(1)預(yù)熱式。預(yù)熱式是催化燃燒的基本流程形式。廢氣溫度在100℃以下、濃度也較低時(shí),熱量不能自給,因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。通常采用煤氣或電加熱將廢氣升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度;燃燒凈化后的氣體在熱交換器內(nèi)與未處理的廢氣進(jìn)行熱交換,以回收部分熱量。
(2)自身熱平衡式。廢氣溫度高且物含量較高,通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時(shí)使用,通過熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量,正常操作下能夠維持熱平衡,不需補(bǔ)充熱量。
(3)吸附-催化燃燒。當(dāng)廢氣的流量大、濃度低、溫度低,采用催化燃燒需消耗大量燃料時(shí),可先采用吸附手段將廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使廢氣脫附成為廢氣(可濃縮10倍以上)后再進(jìn)行催化燃燒。不需要補(bǔ)充熱源就可維持正常運(yùn)行。
廢氣催化燃燒工藝的選擇主要取決于:①燃燒過程的放熱量,即廢氣中可燃物的種類和濃度;②起燃溫度,即組分的性質(zhì)及催化劑活性;③熱回收率等。當(dāng)回收熱量超過預(yù)熱所需熱量時(shí),可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡,無需外界補(bǔ)充熱源這是經(jīng)濟(jì)的。