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催化燃燒單元反應(yīng)的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。催化劑的要求是:高活性,特別是低溫活性,以便在可能的蕞低溫度啟動反應(yīng)。燃燒反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),釋放出大量的熱量可以使高溫催化劑的表面達(dá)到500 ~ 1000,和催化劑很容易減少活動由于融化,所以催化劑需要能夠承受高溫。
催化燃燒設(shè)備的優(yōu)點(diǎn):可以降低有機(jī)廢氣的初始燃燒溫度。例如,在以氧化鋁為載體的Pt催化劑(Pt/Al2O3)作用下,甲醛在室溫下開始燃燒,直接燃燒法的起始燃點(diǎn)通常為260 ~ 420。燃燒不受碳?xì)浠衔餄舛鹊南拗??;緵]有二次污染。設(shè)備簡單,投資少,快。
1.自熱平衡
有機(jī)廢氣的溫度較高,有機(jī)物的含量較高。在正常情況下,僅需在帶有電加熱器的催化燃燒設(shè)備的燃燒室內(nèi)將其點(diǎn)燃,然后通過交換器回收部分純凈氣體所產(chǎn)生的熱量。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是,在沒有額外熱量的情況下,可以在正常操作下保持熱量平衡。
2.吸附
該方法主要用于處理大流量,低濃度和低溫的有機(jī)廢氣。這種廢氣在通過催化燃燒進(jìn)行處理時(shí)需要消耗大量燃料。通常,考慮到燃料節(jié)省的處理點(diǎn),可以通過吸附將廢氣(例如眾所周知的活性炭)吸附到吸附劑上。吸附后,將其濃縮,然后用熱空氣吹掃,使其脫附成更高濃度的氣體,然后燃燒分解。該方法也不需要額外的補(bǔ)充熱量,并且可以正常運(yùn)行。
催化燃燒設(shè)備廢氣處理過程主要包括三部分吸附氣體過程、脫附氣體過程,催化燃燒過程。
1、吸附氣體流程利用活性炭的物理特性對VOC有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附,且蜂窩狀活性炭比表面積大、吸附能力強(qiáng)特性,將有機(jī)廢氣吸附到活性炭的微孔中,從而使氣體得以凈化,凈化后的氣體再通過風(fēng)機(jī)排空;
2、脫附氣體流程當(dāng)活性炭微孔吸附飽和時(shí),將不能再進(jìn)行吸附,此時(shí)利用催化床產(chǎn)生的高溫?zé)犸L(fēng)對活性炭進(jìn)行脫附,活性炭微孔中的有機(jī)物遇高溫后自動脫離活性炭,使活性炭再生。
3、脫附下來的有機(jī)物已被濃縮(濃度較原來提高幾十倍)并被送入催化燃燒室進(jìn)行催化燃燒,在催化劑上在250~300℃進(jìn)行催化氧化,使其轉(zhuǎn)化為無害的CO2和H2O排出,當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000PPm以上時(shí),有機(jī)廢氣在催化床可維持自燃,不用另外再行加熱,燃燒后的尾氣一部份直接排到大氣,大部份熱氣流被再次循環(huán)送往吸附床,用于對活性炭的脫附再生。這樣既能滿足燃燒和脫附所需熱能,又能達(dá)到節(jié)能的目的,再生后的活性炭可用于下次吸附。該設(shè)備可采用雙氣路連續(xù)工作,工作量較大時(shí)設(shè)兩個(gè)吸附床交替切換使用,一個(gè)催化燃燒室,先將有機(jī)廢氣經(jīng)其中一個(gè)活性炭吸附床對氣流中的廢氣進(jìn)行吸附,當(dāng)活性炭快達(dá)到飽和時(shí)吸附床兩端的密閉閥門同時(shí)關(guān)閉,即停止吸附工作,同時(shí)另一臺吸附床自動打開開始接替吸附工作。如此以來兩臺吸附床切換運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)大工作量的連續(xù)工作,有時(shí)為了增加催化燃燒設(shè)備的使用壽命,可以在催化燃燒設(shè)備之前加設(shè)一臺預(yù)處理設(shè)備,例如噴淋塔、干式過濾器或者除塵器,這些設(shè)備可以過濾廢氣中的顆粒物及粘性成分。
催化燃燒設(shè)備使用吸附催化燃燒:當(dāng)廢氣的流量大、濃度低、溫度低,選用催化燃燒需耗許多燃料時(shí),可先選用吸附手段將廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使廢氣脫附出來成為濃縮了的高濃度廢氣,再進(jìn)行催化燃燒。此時(shí),不需要補(bǔ)償熱源,就可保持正常工作。關(guān)于廢氣催化燃燒工藝的挑選取決于:燃燒進(jìn)程的放熱量,即廢氣中可燃物的品種和濃度;起燃溫度,即組分的性質(zhì)及催化劑活性;熱收回率等。當(dāng)收回?zé)崃坑庠筋A(yù)熱所需熱量時(shí),可完結(jié)本身熱平衡作業(yè),無需外界補(bǔ)償熱源,這是經(jīng)濟(jì)的。