催化燃（rán）燒技術原理（lǐ）及常見問題（tí）解答

 
催化燃燒技術作為VOCs廢（fèi）氣處理工藝之一，因為其淨化率高，燃燒溫度低（一般低於350℃），燃燒沒有明火（huǒ），不會有NOx等（děng）二（èr）次（cì）汙染物的（de）生成（chéng），安全節能環（huán）保等特點，在環保市場應用有了很好的發展前（qián）景。催化劑作為催化燃（rán）燒係統的關鍵技術環節，催（cuī）化劑的合成技術及應用（yòng）規則就顯得尤（yóu）為重要。
　　1.催化燃燒反應原理　　催化（huà）燃燒反應原理是有機廢（fèi）氣在較低（dī）溫度下在（zài）催化劑的作用下被（bèi）完全氧（yǎng）化和分解，達到淨化氣體目的。催化燃燒是典型的（de）氣固相催化（huà）反應，其原理是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是（shì）降低反應的活化能，同時使反應物分子富集在催（cuī）化劑表麵上以提高反應速率。借助於催化劑，有機廢氣可以（yǐ）在較低的起燃溫度下無焰燃燒並且在釋放大量熱量，同時氧（yǎng）化分解成CO2和H2O。

 

催化燃燒的催化劑反應原理圖
　 2.什（shí）麽（me）是低（dī）溫催化劑
　　低溫催化劑性能指標：起燃溫度（dù）≤200℃，氧化轉化效率≥95%，孔（kǒng）密度200-400cpsi，抗壓強度≥8MPa。
　　3.VOCs催化劑在（zài）催化燃燒係統中的作用與影響
　　通（tōng）常VOCs的自（zì）燃燒溫度較高，通過催化劑的（de）活化，可降低VOCs燃（rán）燒的活化能，從而降低起燃溫度，減少能耗，節約成本（běn）。
　　另外：一般（無催化劑存在）的燃燒溫度都會在600℃以上，這樣的燃燒（shāo）會（huì）產生氮氧化物，就是常說的NOx,這也是要嚴格控製（zhì）的汙染物。催化燃燒是沒（méi）有明火的燃燒，一般（bān）低於350℃，不（bú）會有NOx生成，因此更為安（ān）全和環保。
　　4.什麽是空速？影響空速的因素有哪些
　　在VOCs催化燃燒係統中，反應空速通常指體積空速（GHSV），體現出催（cuī）化劑的處理能（néng）力:反應空速是指規定的（de）條件下，單位時（shí）間單位體積催（cuī）化劑（jì）處理的氣（qì）體量，單位為m³/(m³催化劑•h)，可簡化為h-1。例如產品標注空（kōng）速30000h-1：代（dài）表每立方催化劑（jì）每小時能處理30000m³廢氣。空速體現出（chū）催化劑的VOCs處理能力（lì），因此和催化劑的性（xìng）能息（xī）息相關。
　　5.貴金屬負載量與空速的關係（xì），貴金屬含量是越高（gāo）越好嗎？
　　貴金（jīn）屬催化劑的性能與貴金屬的含量、顆粒大小和分散度相（xiàng）關。理想狀態下，貴金屬高度分散（sàn），此時的貴金屬以極小的顆粒（幾個納米）存在於載體上，貴金屬得到大程度的利用，此時（shí）催化劑的處理（lǐ）能力與貴（guì）金（jīn）屬含量成正相關。然而當貴金（jīn）屬含量高到一定程度後，金屬顆粒容易聚集長大成為較大的顆粒，貴金（jīn）屬與VOCs的接觸麵（miàn）反倒下降，大部分貴金屬（shǔ）被包在內部，此時增加貴金屬含量（liàng）反而不利於（yú）催化（huà）劑活性的提高。
 
 
　　6.氣（qì）體燃燒後，氣體體積膨脹對空速（sù）的影響
　　穩定運行狀態下，氣體體積膨脹對空速影響不大，因為一般（bān）而言VOCs含（hán）量不高，僅僅這部分氣體的膨脹，體（tǐ）積（jī）流量的增加很少。
　　7.納米級催化劑的優勢
　　納米（mǐ）催化劑是指催化劑（jì）的有效成分（比（bǐ）如貴金屬）以納米的尺（chǐ）度分散在載體上，催化劑（jì）的有效成分盡可能多地（dì）暴露在氣體中，使兩者（zhě）的接觸機會大大增加，這樣的催化劑一般性能更為優越（yuè）。
　　8.起燃溫度和完全轉化溫度的定義，以及與廢氣（qì）濃度的關係
　　起燃溫度：淨化率達（dá）到10%所需要的（de）溫度
　　完全轉換溫度：淨化率（lǜ）>98%所需要的溫度
　　催化（huà）燃燒（shāo）一經點起燃將在很短時間（jiān）內達到高（gāo）溫（wēn），而廢氣（qì）的濃（nóng）度達（dá）到一定程度後，其反應放（fàng）熱可實現自熱催化（huà）反應。
　　9.催化（huà）劑的堆碼方式（shì）
　　在壓降允許的範圍內，催化劑應按照“高瘦型（xíng）”方式堆放，高徑比應大於1.5。否則靠（kào）器壁的（de）催化劑的利用率會較（jiào）低，影（yǐng）響整體催化劑（jì）床層的催化效果。孔道與氣體流向一致，保持一定孔道長度（dù），各（gè）段（duàn）催化塊應錯開擺放（fàng），四邊與反應器爐壁接觸部（bù）位應采用鋼骨架（jià）折邊或采（cǎi）用耐高溫材料密封防止廢氣漏通。
　　10.廢氣預處理可延長催（cuī）化劑（jì）和催化燃燒設備的壽命原（yuán）因分析
　　廢氣可能含有一些（xiē）對催化劑有害成分，如果（guǒ）已知有這樣的化學物質存在，則要（yào）對廢氣做預處（chù）理，否則這些有害成分會（huì）對（duì）催化劑的壽命產生很大影響。
　　廢（fèi）氣應經過預處理（除塵除油除（chú）濕）再通入催化倉。灰塵、積碳及高沸粘（zhān）性物附著於催化劑表麵，覆蓋催化劑活（huó）性位點，會導致催化劑催化作用，因此，應（yīng）盡量避免灰塵及高沸粘性物的（de）引入。
　　較高濕度環境中，水蒸氣和油霧漆霧在高溫下容易與催化劑（jì）發生作用（yòng），造成催化劑燒結失活（huó），因此應盡量減少水蒸氣和油霧漆（qī）霧進入催化劑床層。
　　11.催化（huà）燃（rán）燒係統廢氣（qì）濃（nóng）度（dù）控製的重要性
　　合適的廢氣濃度可以保證催化燃燒係統安全高效（xiào）的處理廢氣（qì），同（tóng）時有（yǒu）利於延（yán）長設備和催化劑的使用壽命。
　　濃度過低：大量的能（néng）量用於加熱（rè）空氣，能耗高，反應放熱不足以維（wéi）持（chí）係統的（de）自熱燃燒，這種工況建議對廢氣進行濃縮。
　　濃度過高：燃爆風（fēng）險；溫升過（guò）高，燃燒溫（wēn）度過高（長時間高於600度），對設備和催化劑（jì）都有傷害，這種（zhǒng）工況建議加新風（fēng）稀釋廢氣至爆炸下限以下。
　　12.催化燃燒設備啟動（dòng）和停車注意事項
　　係統啟動前，新鮮空氣預熱催化劑，然後預熱廢氣至250度以上（shàng）方可引入催化倉；係統停車前，先切（qiē）斷廢氣，繼續加熱催化劑（jì）並通入新鮮空氣，保溫0.5小時，再切斷電源。
　　13.催化劑中毒（dú）說明
　　某些化學物質會使催化劑中毒（dú），例如含磷，硫，鉛，汞，砷及鹵素等的有機或無機物對催（cuī）化（huà）劑的破壞作用（yòng）很強，將（jiāng）導致（zhì）催化劑的（de）永久（jiǔ）性失活，無法恢複活性。
　　14.催化劑積碳的處理
　　可將（jiāng）催化劑在新鮮空氣（qì）中，加熱至500℃，保持2-4小時，可（kě）除去（qù）或部分除去（qù）積碳。
　　15.影響催化（huà）劑壽命的因素
　　催化劑的使用請嚴格遵照（zhào）催化劑的使用工（gōng）況說明。影響催化劑壽命的因素有：廢氣的預處理狀況即廢氣的潔淨（jìng）度，催化倉（cāng）的溫度（dù），鹵素和催化劑的毒物，以及催化燃燒設備的操作規程（chéng）等。