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催化燃烧组成及原理

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催化燃烧组成及原理
催化燃烧是借助催化剂在低温下(200~400℃)下,实现对有机物的完全氧化,因此,能耗少,操作简便,安全,净化效率高,在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面, 比如化工,喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业应用较广。

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催化燃烧组成及原理

蓄热式催化燃烧法,简称RCO,又叫催化燃烧,吸附+脱附+催化燃烧一体化设备。 一、催化燃烧法几乎适用于所有排放烃类苯类等等臭味化合物的工业生产过程,如:涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料、化工行业、有机化学品合成、合成制药、合成树脂、汽车、摩托车、“三苯”废气、自行车行业、机械、船舶、家电、家具、建材等行业等生产工艺过程中的废气处理,催化燃烧适用不同浓度、不同风量废气处理。 

二、蓄热式催化燃烧(RCO)系统组成:RCO催化分解装置由预处理装置、预热装置、催化燃烧装置、防爆装置组成。

1、废气预处理:为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行预处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。

  1. 预热装置:预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置,因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说称催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,因此,必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。
  2. 催化燃烧装置:一般采用固定床催化反应器,反应器的设计按规范进行,应便于操作,维修就方便,便于装卸催化剂。
  3. 防爆装置:为膜片泄压防爆,安装在主机的顶部,当设备运行发生意外事故时,可及时裂开泄压,防止意外发生。

三、RCO蓄热式催化燃烧法作用原理是:

  1. 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300-500的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
  2. 催化剂首先对VOC分子的吸附,提高了反应物的浓度其次催化氧化阶段降低反应的活化能,提高了反应速率,借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下,发生无氧燃烧,分解成CO2和H20,释放出大量热量,能耗较小,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在250-400℃。
  3. 在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。
  4. 由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300-450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H20,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。

催化燃烧组成及原理

催化燃烧装置主要是由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。

  • 催化燃烧的工艺组成:

     不同的排放场合和不同的废气,有不同的工艺流程。但不论采取哪种工艺流程,都由如下工艺单元组成。

  1. 废气预处理

   为了避免催化剂的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。

  1. 预热装置

   预热装置包括预热装置和催化剂燃烧器预热装置。因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,因此,必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。预热器的热源可采用烟道或电加热,目前采用电加热较多。当催化反应开始后,可尽量以回收的反应热来预热废气。在反应热较大的场合,还应设置废热回收装置,以节约能源。

  1. 催化燃烧装置

 一般采用固定床催化反应器。反应器的设计按规范进行,应便于操作,维修方便,便于装卸催化剂。

  在进行催化燃烧的工艺设计时,应根据具体情况,对于处理气量较大的场合,设计成分建立流程,即预热器、反应器独立装设,其间用管道连接,对于处理气量小的场合,可采用催化焚烧炉把预热与反应组合在一起,但要注意预热段反应段间的距离。

  在有机废气的催化燃烧中,所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆炸,安全问题十分重要。因而,一方面必须控制有机物与空气混合比,使只在爆炸下限,另一方面,催化燃烧系统应设监测报警装置和在防爆措施。

  • 催化燃烧的实质及其优势

催化燃烧是典型的气-固相催化反应,它借助催化剂降低了反应的活化能,使其在较低的起燃温度200-300℃下进行无焰燃烧,有机物质氧化发生在固体催化剂表面,同时产生CO2和H20,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大的抑制了空气中的N2形成高温NOx,而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程,使其多数形成分子氮(N2)。

催化燃烧组成及原理

与传统的火焰相比,催化燃烧有着很大的优势:

  1. 起燃温度低、能耗少,燃烧易达稳定,甚至到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。
  2. 净化效率高,污染物(如NOx及不完全燃烧产物等)的排放水平较低。
  3. 适应氧浓度范围大,噪音小,无二次污染,且燃烧缓和,运转费用低,操作管理也很方便。

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