催化原理及裝置組成1、催化劑定義催化劑是一種能提高化學反應速率，控制反應方向，在反應前后本身的化學性質不發生改變的物質。2、催化作用機理催化作用的機理是一個很復雜的問題，這里僅做簡介。在一個化學反應過程中，催化劑的加入并不能改變原有的化學平衡，所改變的僅是化學反應的速度，而在反應前后，催化劑本身的性質并不發生變化。3、催化燃燒的工藝組成不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。但不論采取哪種工藝流程，都由如下工藝單元組成。①廢氣預處理為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。②預熱裝置預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器預熱裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝置。但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設置預熱裝置。預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節約能源。預熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。從需要預熱這一點出發，催化燃燒法*適用于連續排氣的凈化，若間歇排氣，不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。③催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應器。反應器的設計按規范進行，應便于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。在進行催化燃燒的工藝設計時，應根據具體情況，對于處理氣量較大的場合，設計成分建式流程，即預熱器、反應器獨立裝設，其間用管道連接。對于處理氣量小的場合，可采用催化焚燒爐，把預熱與反應組合在一起，但要注意預熱段與反應段間的距離。催化燃燒過程的熱平衡：催化燃燒是放熱反應，放熱量的大小取決于有機物的種類及其含量。依靠廢氣燃燒的反應熱，維持催化燃燒過程持續進行是*經濟的操作方法，而能否以自熱維持體系的正常反應，則取決于燃燒過程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量回收率、廢氣的初始溫度。催化燃燒法的優點1．可以降低有機廢氣的起始燃燒溫度。例如甲醇、甲醛在以氧化鋁為載體的Pt催化劑(Pt/Al2O3)的作用下,室溫下就開始燃燒,而直接燃燒法起始燃燒點通常為300～600℃。2．燃燒不受碳氫化合物濃度的限制。3．基本上不會造成二次污染。4．設備較簡單，投資少，見效快。無論燃煤是發電還是供熱、供汽，使用它的主要設備為鍋爐。我國大中城市中普遍使用小型鍋爐供熱，更小型的茶爐供應開水。這樣，成千上萬根細小的煙囪，就一起豎直著指向天空，隨時噴出一股股黑煙，污染天空。因此科學家提出治理大氣污染應從鍋爐開始。廢氣處理催化燃燒凈化塔在催化劑的作用下，使有機廢氣中的碳氫化合物在溫度較低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳。催化燃燒法處理工業有機廢氣是20世紀40年代末出現的技術。從1949年美國研制出世界上第一套催化燃燒裝置到現在，這項技術已廣泛地應用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品業和鑄造業等部門，也用于汽車廢氣凈化等方面。中國在1973年開始將催化燃燒法用于治理漆包線烘干爐排出的有機廢氣,隨后又在絕緣材料、印刷工業等方面進行了研究,使催化燃燒法得到了廣泛的應用。催化燃燒工藝1、吸附過程吸附是氣體結合到固體上去的質量傳遞過程氣體（吸附質）進入固體（吸附劑）的孔隙中但并未進入其晶格內。吸附過程可能是物理過程，也可能是化學過程。物理吸附主要是范德華引力起作用，一般沒有選擇性，在吸附過程中沒有電子轉移，沒有化學鍵的生成與破壞。化學吸附實際上是一種化學反應，具有選擇性，在化學吸附過程中，氣體和固體表面發生了化學反應。*普遍使用的吸附劑是活性炭、分子篩、硅膠和活性氧化鋁。這些吸附劑經過處理后表面積極大，可有效吸附碳氫化合物等污染物。其缺點是對水有優先選擇性吸附作用。所有的吸附劑在一定的高溫下會發生變化。在這些溫度下，其吸附能力很弱。污染物可以被解脫出來，從而使吸附劑的活性得到再生，這個過程成為脫附。為了進行連續操作，一般提供兩個或多個吸附床。一個或幾個吸附床在吸附時，另一個或幾個吸附床則進行再生。在吸附過程中，被收集的污染物滯留在吸附床中，只要吸附床有足夠的容量，污染物就不會釋放出來。但是當吸附床中的污染物濃度達到飽和時，污染物便開始釋放出來，這種現象稱為穿透。達到飽和的吸附床需要進行再生，一般采用加熱的氣體對吸附床進行脫附，一方面使吸附床重新具有活性，一方面是污染物被解脫出來進行回收或分解處理。2、燃燒過程當氣流中的污染物可被氧化時，燃燒是一種徹底的污染控制方案碳氫化合物就屬于這類污染物。燃燒可以分為直接火焰燃燒和催化燃燒兩類。燃燒即是在氧和熱的作用下將碳氫化合物轉化為水和二氧化碳。其反應方程式如下：CnH2m+（n+m/2）O2=nCO2+H2O+Heat在燃燒過程中，氣流量和有機物負荷是選擇燃燒技術的重要參數。一個衡量污染物負荷的參數是低爆炸極限（LEL）或低可燃極限（LFL）。氣流的低爆炸極限是氣體可自燃的**有機物濃度（100%LEL）。由于100%LEL具有爆炸危險，美國消防協會規定氣流的LEL不能超過50%,在LEL超過25%時應設置可燃氣體監控裝置。另一個要考慮的因素是氣流的能量密度，當氣流的能量密度必須大于3.7MJ/m3時點火后氣體可自行維持燃燒，否則需要提供輔助燃料，另外要考慮燃燒后不產生有毒的副產品。能量值低于3.7MJ/m3的氣體，可利用催化劑來幫助氧化燃燒。經常使用的活性催化劑是鉑或鈀的化合物，使用陶瓷作載體。使用催化劑可降低燃燒溫度，節省運行費用，但是主要缺點是微量的硫和鉛的化合物會使催化劑中毒，而且特定的催化劑對每種有機污染物起到催化燃燒的作用是不同的，對有些有機污染物的去除可能無效。3、在燃燒工藝中，為了節省能源，一般對燃燒使用或產生的熱量進行利用利用方式包括換熱和回熱兩種。換熱方式是利用換熱器在燃燒后產生的高溫氣體和低溫氣體（進氣或其他需要熱源的氣流）之間進行換熱能量傳遞，回熱方式是利用蓄熱裝置直接和氣流進行交替熱交換，因此熱量利用的效率更高。不同的燃燒工藝組合，形成4種基本的燃燒工藝方式：催化燃燒（換熱），直接燃燒（換熱），回熱催化燃燒（RCO），回熱燃燒（RTO）。在此基礎上還形成了轉輪富集燃燒，陶瓷過濾器等方式。文章轉載自：環保人
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