催化燃烧是实现挥发性有机物( VOCs) 高效燃烧的一种处理技术,文章总结介绍了国内外催化燃烧工艺的开发进展,比如固定床催化燃烧技术、整体式催化燃烧工艺、流化床催化燃烧反应工艺和流向变换催化燃烧与吸-放热耦合反应工艺,并在最后指出了今后催化燃烧的研究方向。

催化燃烧某种意义上可以看作是代替热力燃烧的一 种化学热反应,其利用催化剂的深度催化氧化活性将有 机组分在燃点以下的温度( 200 ~ 400℃ ) 与氧化合生成无毒的 CO2和 H2O,达到净化目的,催化燃烧能够将热力燃烧不能处理的、浓度较低的 VOCs 进行充分燃 烧,无需连续施加大量辅助热量,在高温燃烧过程中不 会产生 NOx,燃烧时用于预热所消耗的功率也仅为直接 燃烧的 40% ~ 60% ,从而可以节约大量的能源。

1、 固定床催化燃烧技术

在固定床反应器中,催化剂以颗粒形态随机填充到床层。应用于固定床反应器的颗粒催化剂主要为 Pd、Pt 等负载型贵金属催化剂和非贵金属氧化物。贵金属催化剂具有高催化活性以及低温下( < 500℃ ) 不易被硫、磷污染,使用寿命长且易于回收等优点,缺点是价格昂贵且易烧结。

 2、 整体式催化燃烧工艺

整体式催化剂是由载体、涂层以及催化活性组分构 成的许多狭窄的平行通道整齐排列的一体化新型催化剂。整体式催化剂集反应器和催化剂于一体,相比传统颗粒催化剂及固定床反应器,具有催化剂床层阻力 小、床层压降低、放大效应小和传质效率高等优点,目前最常用的是蜂窝陶瓷和金属合金等整体式载体。

3、 流化床催化燃烧反应工艺

超低浓度甲烷广泛存在于矿井煤层气和一些工业废气。固定床整体式催化燃烧反应工艺流程气中,出于安全考虑,甲烷浓度常被稀释至 5% 以下,由于甲烷含量低,流量和浓度常随操作条件而变化,采用固定床式的催化燃烧会造成局部温度过高,甚至会造 成热应力过大等现象; 而流化床燃烧装置具有热容量大、接触面积广、换热效率高等特点,在燃烧超低浓度甲烷方面显示出了优势。

4、 流向变换催化燃烧与吸-放热耦合反应工艺

由于甲烷催化燃烧是强放热反应,将甲烷催化燃烧的放热与一些吸热反应耦合,开发出吸-放热耦合反应。其中,固定床催化反应器中的流向变换强制周期操作作为一种高效的过程强化技术,受到越来越多的关注。流向变换强制周期操作的基本原理是通过反应装置中操作阀门的时间及顺序,从而达到控制催化燃烧反应器内气体流向的周期性改变。 与传统固定床催化反应器相比,流向变换催化燃烧 反应器具有改善反应的时均性能、改善系统稳定性及降低参数灵敏度等优点,是去除 VOCs极具前景的新技术之一。

近年来越来越多的国内外研究者把注意力放在了研制开发 新型催化剂活性组分的研究,但现阶段还没有开发出超高活性,起燃温度低,抗毒能力强且造价便宜的催化剂活性成分,限制了催化燃烧的应用范围,所以开发低温高活性以及高温热稳定性、机械强度高、抗热冲击、抗中毒的廉价催化剂是催化燃烧研究的总体方向。

相关新闻

联系我们

联系我们

158-5030-3640

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:ksxiyun@163.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

微信联系
微信联系
分享本页
返回顶部