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催化燃烧设备具有哪些优点呢

时间:2018-11-10 点击: 182 次
  
  催化燃烧设备是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能。
  催化燃烧设备的特点:起燃温度低,节省能源有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗也小的显著特点。在某些情况下,达到起燃温度后便无需外界供热。
  催化燃烧设备催化剂的主要性能指标:在空速较高,温度较低的条件下,有机废气的燃烧反应转化率接近100%,表明该催化剂的活性较高。催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3个阶段,有一定的使用限期,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。使用期的长短与较好活性结构的稳定性有关,而稳定性取决于耐热、抗毒的能力。废气催化燃烧设备对催化燃烧所用催化剂则要求具有较高的耐热和抗毒的性能。有机废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行,这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定,因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。催化燃烧工艺的操作空速较大,气流对催化剂的冲击力较强,同时由于床层温度会升降,造成热胀冷缩,易使催化剂载体破裂,因而催化剂要具有较大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。
  催化剂种类目前催化剂的种类已相当多,按活性成分大体可分3类:
  1、过渡金属氢化物催化剂
  作为取代贵金属催化剂,采用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,同时降低了催化剂的成本,常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的条件下能消除甲醇蒸气,对乙醛、丙酮、苯蒸气的清除也很有效果。
  2、复氧化物催化剂
  一般认为,废气催化燃烧设备复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用,活性比相应的单一氧化物要高。主要有以下两大类:
  (1)钙钛矿型复氧化物
  稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形成具有天然钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。结构中一般A为四面体型结构,B为八面体形结构,这样A和B形成交替立体结构,易于取代而产生品格缺陷,即催化活性中心位,表面晶格氧提供高活性的氧化中心,从而实现深度氧化反应。常见的有几类如:BaCuO2、LaMnO3等。
  (2)尖晶石型复氧化物
  3、贵金属催化剂
  铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用寿命长,适用范围广,易于回收,因而是最常用的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少,价格昂贵,耐中毒性差,人们一直努力寻找替代品或尽量减少其用量。
  作为复氧化物重要的一种结构类型,以AB2X4表示。尖晶石亦具有优良的深度氧化催化活性,如对CO的催化燃烧起燃点落在低温区(约80℃),对烃类亦在低温区可实现完全氧化。其中研究最为活跃的CuMn2O4尖晶石,对芳烃的活性尤为出色,如使甲苯完全燃烧只需260℃,实现低温催化燃烧,具有特别实际意义。
  催化燃烧设备用的催化燃烧法属于热力破坏法。其机理是氧化和热裂解、热分解废气中的有机成分,使其转化成无毒的CO2和H2O。催化燃烧技术为污染物的治理提供了独特的经济解决办法,有机废气采用催化燃烧处理具有净化效率高、能耗低、无二次污染等优点。催化燃烧的净化效率一般都在97%以上,是高浓度、小流量有机废气净化的技术。
  催化燃烧适用于含有可燃气体、蒸气等有毒有害气体的净化,但对于含有大量尘粒、雾滴等有毒有害气体,容易引起催化床层的堵塞,使催化活性下降,从而降低净化效率。催化燃烧净化方法,几乎适用于所有排放烃类或有臭味化合物的工业生产过程。
  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300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
  与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。但是,由于使用的催化剂的中毒、催化床层的更换和清洁费用高等问题,影响了这种方法在工业生产过程中的推广和应用。
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