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  催化燃燒技術(shù)作為VOCs處理主要工藝之一，由于其投資成本相對(duì)較低、不生成NOx二次污染、無火焰燃燒，安全性好、反應(yīng)溫度低，輔組能耗少等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在噴涂，包裝印刷、絕緣材料等行業(yè)。

  下面就催化劑燃燒技術(shù)的原理、催化劑、工藝流程及主要優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)單介紹：

  01

  催化燃燒原理

  催化燃燒，又叫催化氧化（Catalytic Oxidizer），通過使用催化劑降低反應(yīng)活化能，使VOCs在較低的溫度下（250~400℃）在催化劑表面進(jìn)行無焰燃燒，廢氣中的VOCs氧化分解為O2和H2O，并放出大量的熱量。由于氧化反應(yīng)溫度低，所以極大地抑制了空氣中的N2氧化生成NOx。

  02

  催化燃燒催化劑

  不同種類的VOCs的轉(zhuǎn)化率取決于催化劑的種類，空速（停留時(shí)間）以及催化燃燒的溫度。因此應(yīng)用時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際的VOCs種類和濃度進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，一般情況下催化劑溫度都要略高于實(shí)驗(yàn)溫度，以確保VOCs去除率。

  催化燃燒工藝的關(guān)鍵是催化劑，其性能的優(yōu)劣對(duì)廢氣凈化效率和能耗有著決定性的影響。催化燃燒催化劑通常是以鉑、鈀為活性組分的貴金屬催化劑。催化劑的制備是先將活性金屬分散在分子篩上，然后再通過噴涂或浸漬將分子篩漿液負(fù)載在蜂窩陶瓷基體上。

  由于貴金屬催化昂貴且易中毒失活，因此要求廢氣中不能含有Cl、S、Si、P等元素和顆粒物質(zhì)，否則催化劑會(huì)快速失活。

  即使催化劑得到很好的維護(hù)，也需要定期進(jìn)行更換以維持進(jìn)化效率。此外，不完全燃燒也是催化燃燒面臨的一個(gè)重大難題，尤其是含氯的有機(jī)化合物，催化燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生二噁英，從而比初始VOCs具有更大的危害。

  03

  催化燃燒工藝流程

  根據(jù)廢氣燃燒的熱量平衡，催化燃燒工藝流程可分為3種。

  (1)預(yù)熱式。有機(jī)廢氣溫度和濃度都較低，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。燃燒凈化后氣體在熱交換器內(nèi)與未處理廢氣進(jìn)行熱交換，以回收部分熱量。該工藝通常采用天然氣或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。

  (2)自身熱平衡式。當(dāng)有機(jī)廢氣排出時(shí)溫度高于起燃溫度(350℃左右)且有機(jī)物含量較高時(shí)，熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量，在正常操作下能夠維持熱平衡，無需補(bǔ)充熱量，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。

  (3)吸附濃縮+催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃料時(shí)，可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附濃縮（專業(yè)各類VOCs治理RTO、RCO、CO、冷凝器、噴淋塔、活性炭/樹脂/沸石吸脫附等設(shè)備廠家：樊13141458653微信同）成為高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上)，再進(jìn)行催化燃燒。此時(shí)，不需要補(bǔ)充熱源，就可維持正常運(yùn)行。

  對(duì)于有機(jī)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，即有機(jī)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)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，無需外界補(bǔ)充熱源，這是經(jīng)濟(jì)的催化燃燒的應(yīng)用。

  04

  催化燃燒的優(yōu)缺點(diǎn)

  （1）與直接燃燒相比，起燃溫度低，啟動(dòng)能耗和運(yùn)行能耗低。當(dāng)廢氣中VOCs超過一定濃度時(shí)，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。催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對(duì)于有機(jī)化工、印刷、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，采用吸附濃縮—催化燃燒的組合技術(shù)是較為理想的選擇

  （3）處理效率高，無二次污染。用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上，終產(chǎn)物為無害的CO2和H2O （雜原子有機(jī)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。

  催化燃燒工藝存在的主要的問題:

  （1）催化劑成本昂貴。催化劑本身價(jià)格高昂，且容易中毒、失活。催化在使用過程中容易受Cl、S、Si、P等元素污染中毒，并且高溫也會(huì)引起催化劑快速失活。即使正常使用催化劑也會(huì)逐漸失活，需要定期（2~3年）進(jìn)行更換。

  （2）使用過程中要求廢氣濃度和風(fēng)量量相對(duì)較為穩(wěn)定，雖然啟動(dòng)能耗較直接燃燒大幅降低，但是冷啟動(dòng)能耗仍然較高。廢（專業(yè)各類VOCs治理RTO、RCO、CO、冷凝器、噴淋塔、活性炭/樹脂/沸石吸脫附等設(shè)備廠家：樊13141458653微信同）氣濃度較低時(shí)需要補(bǔ)充能量維持氧化溫度，濃度較高時(shí)則需要稀釋以避免催化劑溫度過高導(dǎo)致快速失活。

  （3）催化劑已被高溫失活

  05

  催化燃燒技術(shù)的發(fā)展方向

  催化燃燒技術(shù)不僅在VOCs處理方面有著廣泛的應(yīng)用，還涉及化工、化學(xué)催化反應(yīng)和自動(dòng)檢測(cè)控制等領(lǐng)域，在我國(guó)的發(fā)展仍然存在諸多不足。今后的發(fā)展方向?yàn)椋?/span>

  (1) 提高催化劑性能。研制具有高抗毒能力、大空速、高比表面積及低起燃點(diǎn)的非貴金屬催化劑，以降低造價(jià)和使用費(fèi)用;

  (2) 催化燃燒裝置的設(shè)計(jì)在大型化、整體化和節(jié)能化方向發(fā)展。

  (3) 廢氣預(yù)處理技術(shù)：開發(fā)新型保護(hù)劑脫除廢氣中的Cl、S、Si、P等元素，保護(hù)主催化劑不受污染。