第三章有害气体燃烧净化法3-催化燃烧等.ppt

、，、，：：：，第三节催化燃烧》有机废气是石油化工、轻工、塑料印刷、涂料等行业排放的常见污染物有机废气中常含有短类化合物（芳：隆等）、含氧有机化合物（醇、有机酸等）、含氮、硫卤素及含磷有机化合物等。》废气不加处理直接排入大气将会对环境造成严重污染危害人体健康。》传统废气净化方法等。传统方法缺点常有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺点。》催化燃烧技术优点新兴的催化燃烧技术己由实验阶段走向工程实践并逐渐应用于石油化工、农药印刷、涂料、电线加工等行业。吸附法、冷凝法和直接燃烧法，，，，起c，》一催化燃烧的基本知识》1催化燃烧的基本原理》催化燃烧是典型的气·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，催化剂同时使反应物分子富集于表面，。》借助催化剂可使有机废气在较低的燃温度条件下发生无焰燃烧并氧化分解为2和H2，同时放出大量热能其反应过程为：1，》2催化燃烧的特点及经济性〉们催化燃烧的特点》（1）起燃温度低，节省能源》由表可见，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。，，，》（2）适用范围广》催化燃烧几乎可以处理所有的经类有机废气及恶臭气体即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分又没有回收价值的废气采用吸附·催化燃烧法的处理效果更好。，，化率一的c，》（3）处理效率高无二次污染都在95%以上最终产物为无害。2和》用催化燃烧法处理有机废气的净般H20C杂原子有机化合物还有其他燃烧产物），因此无二次污染问题。此外，由于温度低能大量减少NOx的生成》2）催化燃烧的经济性〉影响催化燃烧法经济效益的主要因素有：．催化剂性能和成本；．废气中的有机物浓度；．热量回收效率；．经营管理和操作水平。》催化燃烧虽然不能回收有用的产品，但可以回收利用催化燃烧的反应热，节省能源，降低处理成本，在经济上是合理可行的。，%，3，，》3催化剂》1）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壁反应转化率接近100表明该催化剂的活性较局》催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活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。》环保催化剂一般要求：．极高的净化效率．处理量大耐冲刷压降低．抗毒能力强、化学稳定性高、选择性好．高强度、高稳定性．净化设备结构简单投资低．不产生二次污染。，3，，，是最常t-Al23，广易于回收。》2）催化剂种类》目前催化剂的种类己相当多按活性成分大体可分类。》（1）贵金属催化剂》销、钮、钉等贵金属对经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，适用范围因而用的废气燃烧催化剂》如我国最早采用的P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CuOx等Mn。》（2）过渡金属氧化物催化剂》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，对甲炕等经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、CuOx和催化剂。大连理工大学研制的含2催化剂，在130℃及空速13000h斗的条件下能消除甲醇蒸气，对乙醒、丙酣、苯蒸气的清除也很有效果。，：》(3）复氧化物催化剂》一般认为，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：》钙铁矿型l复氧化物》稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形常见的有几类如BaCu02LaMn03等。成具有天然钙钦矿型的复合氧化物，通式为AB03，其活性明显优于相应的单一氧化物。，c》II尖晶石型复氧化物》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。的催化燃烧起燃点落在低温区（约80℃〉，对短类亦在低温区可实现完全氧化．其中研究最为活跃的CuMn204尖晶石，对芳：怪的活性尤为出色，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。13》3）催化剂负载方式》催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上：》（）电沉积在缠绕或压制的金属载体上；川2）沉积在颗粒状陶瓷材料上；》（）沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。：：，：：，：，，，》金属载体催化剂的优缺点：优点是导热性能好、机械强度高缺点是比表面积较小。》陶瓷载体结构有颗粒状及蜂窝状两大类陶瓷材料通常为硅·铝氧化物。》颗粒状载体的优缺点：优点是比表面积大缺点是压降大以及因载体间相互摩擦造成活性组分磨耗损失。》蜂窝载体是比较理想的载体型式，优点具有很高的比表面压力降较片粒柱状低机械强度大耐磨、耐热冲击。3》4）催化剂失活与防治》（1）催化剂失活》催化剂在使用过程中随着时间的延长，活性会逐渐下降，直至失活。》催化剂失活主要有种类型：》A催化剂完全失活使催化剂失活的物质包括快速和慢速作用毒物两大类。快速作用毒物主要有磷、肺等，慢速作用毒物有铅、辞等。通常情况下，催化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。，》B抑制催化反应。卤素和硫的化合物易与活性中心结合，但这种结合是比较松弛、可逆的、暂时性的。当废气中的这类物质被去除后，催化剂活性可以恢复。》C沉积覆盖活性中心。不饱和化合物的存在导致碳沉积，此外陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒性物堵塞活性中心从而影响催化剂的吸附与解吸能力，致使催化剂活性下降。：，，：：，，》”催化剂相关的几个概念》中毒使用过程中由于体系中存在少量杂质可使催化剂的活性和选择性减小或者消失的现象。》中毒的含义不单单对催化剂，还有这个催化剂所催他的反应》中毒分类暂时性、永久性》老化热稳定性和机械稳定性所致如低熔点组分的流失和升华会大大降低催化剂的活性。，，，，，D》（2）催化剂失活的防治》针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应的措施：》A按操作规程正确控制反应条件：》B当催化剂表面结碳时通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳；》C将废气进行预处理以除去毒物防止催化剂中毒；》改进催化剂的制备工艺提高催化剂的耐热性和抗毒能力。3，》2自身热平衡式〉当有机废气排出时温度较高（在300℃左右）高于起燃温度，且有机物含量较高，热交换器回收部分净化气体所产生的热量，在正常操作下能够维持热平衡，无需补充热量，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用（见图2）。有机废气净化气，，，，，》3吸附·催化燃烧》当有机废气的流量大、浓度低、温度低，采用催化燃烧需耗大量燃料时可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩然后通过热空气吹扫使有机废气脱附出来成为浓缩了的高浓度有机废气（可浓缩10倍以上），再进行催化燃烧。此时不需要补充热源就可维持正常运行（见图3）。加热偌「，；》（二〉催化燃烧过程影响因素》t催化剂性能的影响活性越高，废气的转化效率越高处理废气量越大》2废气组分的影响不同组分具有不同的活化能值，化学反应速率不同组分浓度对转化率也有影响》3驻留时间（空速）的影响》废气早催化剂床层中停留时间的长短对转化率的大小也有影响，越大、越小均不好。，》（三）催化燃烧的应用》t溶剂类污染物的净化处理》这类污染物量大面广，主要是三苯（苯、甲苯和二甲苯）、酣类、醇类及其它一些含氧衍生物等。》詹建锋采用吸附一催化燃烧法治理彩印厂三苯废气，治理前废气浓度为1320mg/m3治理后浓度小于50m／m3，达到福建省地方标准DB35月56-93要求。，，，》2含氮有机污染物的净化》含氮有机污染物（如RNH、RCONH等），大都具有毒性和臭味必须进行处理二》火箭推进剂偏二甲阱［（CH3)2NNH2］是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲脐废气（含偏二甲阱丁%，压力为0.25MPa，气量为500m3/h），当催化燃烧温度高于300℃，偏二甲阱废气去除率达99%以上获得很好的处理效果。，这类污成s。染物的2或s3，》3对含硫有机污染物的净化》制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出来CH3SH、CH3CH2SH、CS2等有机硫污染物对。催化氧化，其中的S原子一般氧化，在催化剂表面上易产生强吸附，造成催化剂中毒失活。》新开发的RS-1型催化剂能使反应过程生成的S02和S03几乎100%地释放出来使连续运行时的活性保持稳定。，〉催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催化反应和自动检测控制等领域，在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为：》〈们。研制具有抗毒能力、大空速、比表面积大及低起燃点的非贵金属催化剂以降低造价和使用费用。》（2）向和方向发展。