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浅谈催化燃烧的工作原理及性能特点

发布日期:2020-08-06 21:47 浏览次数:


一、设备概述

      催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。 与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。但是,由于使用的催化剂的中毒、催化床层的更换和清洁费用高等问题,影响了这种方法在工业生产过程中的推广和应用。

      催化燃烧是一种VOCs的净化方法,它使用催化剂在较低的温度下氧化和分解废气中的可燃物质。因此,催化燃烧也称为催化化学转化。因为催化剂加速了氧化分解的过程,所以大多数碳氢化合物可以在300至450的温度下被催化剂完全氧化。 与传统的热燃烧方法相比,催化燃烧需要较少的辅助燃料,较低的能耗和较小的设备设施,基于吸附(高效)和催化燃烧(节能)的两个基本原理,即吸附浓缩-催化燃烧方法,设计净化装置。该设备使用双气路连续工作,并且该设备的两个吸附床可以交替使用。 工作时,包含有机物的废气通过风扇的作用,通过活性炭吸附层,有机物被捕集在活性炭内部,并排出清洁气体。一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附停止。此时,有机污染物均集中于活性炭吸附层中。催化净化装置配备有加热室,该加热室启动加热装置并进入内部循环。当热气源温度达到有机物的沸点时,有机物会从活性炭层脱附并进入催化室,以催化分解为CO2和H2O,同时释放能量。当释放的能量用于重新进入吸附床进行解吸时,气体的温度已经足以完成脱附,加热装置此时完全停止工作,有机废气在催化燃烧室内保持自燃,废气得以降解。如此循环,直到有机物从活性炭内部完全分离并在催化室内完全分解成水和二氧化碳。如此,活性炭被再生,有机物被催化分解处理。
    催化燃烧是典型的气相固相催化反应,其实质是活性氧参与深度氧化。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是减少反应的活化能,同时富集催化剂表面上的反应物分子以提高反应速率。借助于催化剂,可以在低起燃温度下使有机废气无焰燃烧,并氧化分解成CO2和H2O,同时释放出大量的热量。 

二、设备用途

     本净化装置适用于各类中、高浓度挥发性有机废气(VOC)的净化处理。 1. 适用行业:石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的常见污染物;2. 适用废气类型:烃类化合物(芳烃、烷烃、烯烃)、苯类、酮类、酚类、醇类、醚类、烷类等化合物。 

三、设备构成
      设备系统由干式过滤系统、活性炭吸附系统、催化燃烧再生系统、电气控制系统及通风管道系统等五大系统组成。1.干式过滤系统:包括过滤箱、过滤材料等。2.活性炭吸附系统:包括吸附箱本体、活性炭、仪表阀门、风机电机等。3.催化燃烧再生系统:包括电加热予热室、催化燃烧室、热交换器、连接管道、仪表阀门、电加热管、催化剂、风机电机等。4.电气控制系统:包括PLC电控柜、触摸屏、仪表、电气管线等。5.通风管道系统:包括所有连接管道、阀门及烟囱等。 
四、工作原理
      本装置工作过程可分为二个阶段,活性炭吸附阶段和活性炭脱附再生阶段,根据吸附(高效率)和催化燃烧(节能)两个设计原理设计,采用双气路连接工作,一个催化燃烧室,两个吸附床交替使用。先将有机废气用活性炭吸附,当快达到饱和时停止吸附,然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的有机物已被浓缩(浓缩较原来提高几十倍)并送完催化燃烧燃烧成二氧化碳及水蒸气排除。当有机废气的浓度达到2000mg/m3以上时,有机废气在催化床可维持自燃,不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气,大部分被送往吸附床,用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能,达到节能的目的。再生后的可进入吸附;在脱附时,净化操作可用另一个吸附床进行,即适合联系操作,也适合于间断操作。 

五、性能特点 

1.能耗低:催化起燃温度低,仅为250-300℃,设备预热时间短,仅需15~30分钟,高浓度时耗能仅为风机效率,浓度较低时自动间歇补偿加热;

2.采用贵金属铂、钯浸渍的蜂窝状陶瓷载体催化剂,比表面积大,阻力小,净化率高;

3.余热回用:余热用于预热将被处理的废气,降低整个主机的消耗功率;

4.安全可靠:设备配有阻火除尘系统、防爆泄压系统、超温报警系统及全自动控制系统;

5.占地面积小,净化效率高,催化净化装置净化效率高达95%以上。

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