废气处理之催化燃烧法在进行催化燃烧的工艺设计时,应根据具体情况
催化原理及设备组成
1、催化剂界说催化剂是一种能提高化学反应速率,控制反应方向,在反应前后自身的化学性质不发生改动的物质。
2、催化效果机理催化效果的机理是一个很杂乱的问题,这儿仅做简介。在一个化学反应过程中,催化剂的参加并不能改动原有的化学平衡,所改动的仅是化学反应的速度,而在反应前后,催化剂自身的性质并不发生变化。
3、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。但不管采纳哪种工艺流程,都由如下工艺单元组成。
①废气预处理为了防止催化剂床层的阻塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前有必要进行预处理,以除掉废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。
②预热设备预热设备包含废气预热设备和催化剂燃烧器预热设备。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,有必要使废气和床层的温度到达起燃温度才干进行催化燃烧,因而,有必要设置预热设备。但关于排出的废气自身温度就较高的场合,如漆包线、***缘材料、烤漆等烘干排气,温度可达300℃以上,则不用设置预热设备。
预热设备加热后的热气可选用换热器和床层内布管的方法。预热器的热源可选用烟道气或电加热,现在选用电加热较多。当催化反应开端后,可尽量以收回的反应热来预热废气。在反应热较***的场合,还应设置废热收回设备,以节约动力。
预热废气的热源温度一般都超越催化剂的活性温度。为维护催化剂,加热设备应与催化燃烧设备坚持必定间隔,这样还能使废气温度散布均匀。
从需求预热这一点动身,催化燃烧法***适用于接连排气的净化,若间歇排气,不只每次预热需求耗能,反应热也无法收回运用,会构成很***的动力糟蹋,在设计和挑选时应留意这一点。
③催化燃烧设备一般选用固定床催化反应器。反应器的设计按标准进行,应便于操作,修理便利,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,关于处理气量较***的场合,设计成分建式流程,即预热器、反应器***立装设,其间用管道衔接。关于处理气量小的场合,可选用催化燃烧炉,把预热与反应组合在一同,但要留意预热段与反应段间的间隔。
催化燃烧过程的热平衡:催化燃烧是放热反应,放热量的巨细取决于有机物的品种及其含量。依托废气燃烧的反应热,保持催化燃烧过程继续进行是***经济的操作方法,而能否以自热保持系统的正常反应,则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量收回率、废气的初始温度。
催化燃烧法的***点
1.能够下降有机废气的开端燃烧温度。例如甲醇、甲醛在以氧化铝为载体的Pt催化剂(Pt/Al2O3)的效果下,室温下就开端燃烧,而直接燃烧法开端燃烧点一般为300~600℃。
2.燃烧不受碳氢化合物浓度的约束。
3.根本上不会构成二次污染。
4.设备较简略,出资少,见效快。
不管燃煤是发电仍是供热、供汽,运用它的***要设备为锅炉。我******中城市中遍及运用小型锅炉供热,更小型的茶炉供给开水。这样,不计其数根细微的烟囱,就一同竖直着指向天空,随时喷出一股股黑烟,污染天空。因而科学家提出管理***气污染应从锅炉开端。
废气处理催化燃烧净化塔在催化剂的效果下,使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下敏捷氧化成水和二氧化碳。
催化燃烧法处理工业有机废气是20世纪40年代末呈现的技术。从1949年美***研制出世界上***套催化燃烧设备到现在,这项技术已广泛地运用于油漆、橡胶加工、塑料加工、树脂加工、皮革加工、食品业和铸造业等部分,也用于轿车废气净化等方面。我***在1973年开端将催化燃烧法用于管理漆包线烘干炉排出的有机废气,随后又在***缘材料、印刷工业等方面进行了研讨,使催化燃烧法得到了广泛的运用。
催化燃烧工艺
1、吸附过程吸附是气体结合到固体上去的质量传递过程
气体(吸附质)进入固体(吸附剂)的孔隙中但并未进入其晶格内。吸附过程或许是物理过程,也或许是化学过程。物理吸附***要是范德华引力起效果,一般没有挑选性,在吸附过程中没有电子搬运,没有化学键的生成与损坏。化学吸附实际上是一种化学反应,具有挑选性,在化学吸附过程中,气体和固体外表发生了化学反应。
***遍及运用的吸附剂是活性炭、分子筛、硅胶和活性氧化铝。这些吸附剂通过处理后外表积极***,可有用吸附碳氢化合物等污染物。其缺陷是对水有***先挑选性吸附效果。一切的吸附剂在必定的高温下会发生变化。在这些温度下,其吸附才能很弱。污染物能够被摆脱出来,从而使吸附剂的活性得到再生,这个过程成为脱附。为了进行接连操作,一般供给两个或多个吸附床。一个或几个吸附床在吸附时,另一个或几个吸附床则进行再生。
在吸附过程中,被搜集的污染物滞留在吸附床中,只需吸附床有满足的容量,污染物就不会释放出来。可是当吸附床中的污染物浓度到达饱满时,污染物便开端释放出来,这种现象称为穿透。到达饱满的吸附床需求进行再生,一般选用加热的气体对吸附床进行脱附,一方面使吸附床从头具有活性,一方面是污染物被摆脱出来进行收回或分化处理。
2、燃烧过程当气流中的污染物可被氧化时,燃烧是一种完全的污染控制计划
碳氢化合物就归于这类污染物。燃烧能够分为直接火焰燃烧和催化燃烧两类。燃烧便是在氧和热的效果下将碳氢化合物转化为水和二氧化碳。其反应方程式如下:CnH2m+(n+m/2)O2=nCO2+H2O+Heat在燃烧过程中,气流量和有机物负荷是挑选燃烧技术的重要参数。一个衡量污染物负荷的参数是低爆破极限(LEL)或低可燃极限(LFL)。气流的低爆破极限是气体可自燃的***有机物浓度(100%LEL)。因为100%LEL具有爆破风险,美***消防协会规则气流的LEL不能超越50%,在LEL超越25%时应设置可燃气体监控设备。另一个要考虑的要素是气流的能量密度,当气流的能量密度有必要***于3.7MJ/m3时燃烧后气体可自行保持燃烧,不然需求供给辅佐燃料,别的要考虑燃烧后不发生有毒的副产品。能量值低于3.7MJ/m3的气体,可运用催化剂来协助氧化燃烧。
常常运用的活性催化剂是铂或钯的化合物,运用陶瓷作载体。运用催化剂可下降燃烧温度,节约运转费用,可是***要缺陷是微量的硫和铅的化合物会使催化剂中毒,并且***定的催化剂对每种有机污染物起到催化燃烧的效果是不同的,对有些有机污染物的去除或许无效。
3、在燃烧工艺中,为了节约动力,一般对燃烧运用或发生的热量进行运用
运用方法包含换热和回热两种。换热方法是运用换热器在燃烧后发生的高温气体和低温气体(进气或其他需求热源的气流)之间进行换热能量传递,回热方法是运用蓄热设备直接和气流进行替换热交换,因而热量运用的功率更高。不同的燃烧工艺组合,构成4种根本的燃烧工艺方法:催化燃烧(换热),直接燃烧(换热),回热催化燃烧(RCO),回热燃烧(RTO)。在此基础上还构成了转轮富集燃烧,陶瓷过滤器等方法。