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催化燃燒的處理注意是項和設計時的考慮問題

時間:2021-12-22 作者:富宏元環保 文章來源:本站 點擊:148次

催化燃燒處理注意事項

一、廢氣成分中,不能含有下列物質;有高粘性的油脂類。如磷、鉍、砷、銻、汞、鉛、錫;濃度好的粉塵;

二、設備安裝場所無腐蝕性氣體,并有良好的防雨措施;

三、設備所需電源為:三相交流380V頻率50Hz;

四、設備選型時,注明廢氣的成分、濃度及出入口溫度;

催化燃燒設備設計時應考慮以下幾方面問題

一、良好的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應,所以,無論反應進行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進行,以獲得較不錯的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的不怕熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應,以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。

二、便于清洗和換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構,便于清洗和換催化劑載體。

三、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應引入空氣助燃。

四、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室具有足夠的長度和空間。催化燃燒設備應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯不怕火材料,或用雙層夾墻結構。

催化燃燒過程的燃燒過程是在催化燃燒設備進行。廢氣通過熱交換器預熱至200~400℃,然后進入燃燒室。當它通過催化劑床時,混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表面上并活化。由于表面吸附降低了反應的活化能,碳氫化合物和氧分子在較低溫度下被氧化,產生二氧化碳和水。催化劑燃燒反應的關鍵是選擇適當的催化劑。催化劑的需求:高活動,是低溫活性好,所以開始的時候溫度盡可能低。燃燒是一種放熱反應,釋放大量的熱量可使催化劑表面達到500~1000攝氏度,而且催化劑易熔化,活性降低,因此要求催化劑能夠承受高溫。

用于催化燃燒的催化劑可分為1:1貴金屬:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑具有較不錯的活性和氧化容易回收等等,雖然有稀缺資源,昂貴的和糟糕的抗毒性缺點,但仍然是世界上主要的催化劑。非貴金屬:過渡元素氧化物和稀土元素氧化物。單組分氧化物,如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NIO)。單組分氧化物的不怕熱性差,活性低,限制了其應用。后切換到兩個或兩個以上的金屬氧化物的混合物,如二氧化錳-氧化銅(3:2)化合物,三氧化二鐵-鉻酸復雜,銅氧化物、三氧化鉻復雜,尖晶石復雜鈷、錳、銅、錳、鎳、鋅鉻酸鹽等。雖然復合氧化物可以某些催化性能,但氧化活性仍低于貴金屬。此外,還存在釷、鎳、鉬、硫化鈷等金屬硫化物。一般只適用于這類催化劑催化燃燒的碳氫化合物,硫、使用溫度限制在300~400℃,高溫,容易分解。

廢氣催化燃燒設備催化劑的主要性能指標:在空速較不錯,溫度較低的條件下,廢氣的燃燒反應轉化率接近1,表明該催化劑的活性較不錯。催化劑的活性分誘導活化、穩定、衰老失活3個階段,有使用限期,工業上實用催化劑的壽命一般在2年以上。使用期的長短與好活性結構的穩定性有關,而穩定性取決于不怕熱、抗毒的能力。廢氣催化燃燒設備對催化燃燒所用催化劑則要求具有較不錯的不怕熱和抗毒的性能。廢氣的催化燃燒一般不會在很嚴格的操作條件下進行,這是由于廢氣的濃度、流量、成分等往往不穩定,因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應性。催化燃燒工藝的操作空速大,氣流對催化劑的沖擊力較不錯,同時由于床層溫度會升降,造成熱脹冷縮,易使催化劑載體破裂,因而催化劑要具有大的機械強度和良好的抗熱脹冷縮性能。

催化燃燒設備用的催化燃燒法屬于熱力破壞法。其機理是氧化和熱裂解、熱分解廢氣中的成分,使其轉化成CO2和H2O。催化燃燒技術為污染物的治理提供了經濟解決辦法,廢氣采用催化燃燒處理具有凈化、能耗低、無二次污染等優點。催化燃燒的凈化速率一般都在90%以上,是濃度好、小流量廢氣凈化的技術。

催化劑種類目前催化劑的種類已相當多,按活性成分大體可分3類:

一、復氧化物催化劑

一般認為,廢氣催化燃燒設備復氧化物之間由于存在結構或電子調變等相互作用,活性比相應的單一氧化物要高。主要有以下兩大類:

(1)尖晶石型復氧化物

作為復氧化物重要的一種結構類型,以AB2X4表示,尖晶石亦具有優良的氧化催化活性,如對CO的催化燃燒起燃點落在低溫區(約80℃),對烴類亦在低溫區可實現氧化,其中研討活躍的CuMn2O4尖晶石,對芳烴的活性尤為,如使甲苯燃燒只需260℃,實現低溫催化燃燒,具有特別實際意義。

(2)鈣鈦礦型復氧化物

稀土與過渡金屬氧化物在條件下可以形成具有鈣鈦礦型的復合氧化物,通式為ABO3,其活性明顯優于相應的單一氧化物。結構中一般A為四面體型結構,B為八面體形結構,這樣A和B形成交替立體結構,易于取代而產生品格缺陷,即催化活性中心位,表面晶格氧提供活性好的氧化中心,從而實現氧化反應。常見的有幾類如:BaCuO2、LaMnO3等。

二、貴金屬催化劑

鉑、鈀、釕等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用壽命不錯,適用范圍廣,易于回收,因而是常用的廢氣燃燒催化劑。如我國較早采用的Pt-Al2O3催化劑就屬于此類催化劑。

三、過渡金屬氫化物催化劑

作為取代貴金屬催化劑,采用氧化性較不錯的過渡金屬氧化物,對甲烷等烴類和一氧化碳亦具有較不錯的活性,同時降低了催化劑的成本,常見的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。

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