催化燃燒簡介

揮發(fā)性有機物 (Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)是石油化工、制藥、印刷、噴漆、制鞋等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物。該類有機物大多具有毒性并伴有惡臭 , 部分還可以致癌 , 且多數(shù) VOCs 對臭氧層有破壞作用。傳統(tǒng)的有機廢氣凈化方法有吸附法、冷凝法和直接燃燒法等 , 但它們有易產生二次污染、能耗大、易受有機廢氣濃度和溫度限制的缺點。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、廢氣的初始溫度等條件。而新興的催化燃燒技術已由實驗階段走向工程實踐。

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催化劑種類

燃燒型催化劑的種類比較多，按活性成分大體可分為貴金1屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑和復氧化物催化劑3大類。

貴金1屬催化劑

Pt、Pd、Ru等貴金1屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用壽命長、適用范圍廣、易于回收，因而是常用的廢氣燃燒催化劑。如我國早采用的Pt2Al2O3催化劑就屬于此類催化劑。在此后的半個多世紀，多相催化工業(yè)技術經歷了40年代末至50年代初的石油煉制技術的大發(fā)展。但由于其資源稀少、價格昂貴、耐中1毒性差，因此，人們一直在努力尋找替代品，盡量減少其用量。

過渡金屬氧化物催化劑

作為貴金1屬催化劑的取代品，氧化性較強的過渡金屬氧化物對CH4等烴類和CO的氧化都具有較高的催化活性，同時成本較低，常見的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。大連理工大學研制的含MnO2催化劑，在一定條件下能消CH3OH蒸汽，對C2H4O、C3H6O、C6H6 蒸汽的清除也很有效果。當回收熱量超過預熱所需熱量時，可實現(xiàn)自身熱平衡，無需外界補充熱源，這是最1經濟的。

復氧化物催化劑

一般認為，復氧化物之間由于存在結構或電子調變等相互作用，其催化活性比相應的單一氧化物要高。

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催化燃燒設備的焊補與焊接

（1）催化燃燒力學性能的一般要求如下：

當焊接低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼時，可使用相同的強度電極；

焊接交變載荷或沖擊載荷件，應涂敷金屬強度略低于焊條的母材強度；

母材焊接性差，如高碳鋼的過渡層焊接的方法。應注意碳鋼的修復和堆焊，而不是結構焊接。

催化燃燒設備不同材料的母材應與強度較低的母材焊接。

（2）對物理和化學性質的一般要求如下：

工作條件下的高溫或低溫焊接部分，應選擇相應的電極溫度抗性品種，如耐熱鋼焊條在低溫，高合金奧氏體大小；

在選擇堆焊電極時，須區(qū)分磨損類型和中等腐蝕類型，并選擇相應的電極成分和性能（尤其是硬度）。

VOCs廢氣中的粉塵

如果VOCs廢氣中含有較多粉塵，由于通過催化劑的氣流速度快，一方面粉塵摩擦催化劑表面導致催化劑表面活性物質的流失，另一方面也有可能沉積在催化劑表面。這兩個因素均會導致催化劑活性下降。因此對于高粉塵有機廢氣，在設備前端應該添加除塵設備。