催化燃燒法處理噴漆（qī）有機廢氣：探討進氣濃度、催化溫度和空速對（duì）催化性（xìng）能的影響

　　摘要：本文依托某噴漆企業有機廢氣治理工程,以非甲烷總烴為例,運行單因素試驗法,探討了進氣濃度、催化（huà）溫度和空速對催化性能的影響,為催化（huà）燃燒法處理有機廢氣的工（gōng）藝設計和應用（yòng）奠定基礎。

　　隨著國家工業化的快速發展，近年來（lái）人們（men）對大氣環境（jìng）質量越來越關注，以（yǐ）揮發性有機汙染物為代（dài）表的大氣環境汙染日趨嚴重，噴漆企業因使用溶（róng）劑（jì）型塗料和溶（róng）劑（jì）型（xíng）稀釋（shì）劑而成為揮（huī）發性（xìng）有機廢氣的主要排放源（yuán）。由於有機廢氣存在易揮發、成分複雜、揮發（fā）性不同等特點，難以去除。催化燃燒（shāo）法是熱破壞法處理VOCs的其中一種方法（fǎ），其在遠低於（yú）直接燃燒溫度條件下處理低濃度的VOCs氣體，具有淨化效率（lǜ）高、無二次汙染、能耗低的特點，是商業上處理VOCs 應用有效的處（chù）理方法之一。

　　1 催（cuī）化燃燒工藝原理

　　催（cuī）化燃（rán）燒是典型的氣—固相催化反應，它在催（cuī）化劑（jì）的作用下降低反應的（de）活化能，使其（qí）在較低的起燃溫度250 ～ 350℃下進行無焰燃燒（shāo），在固體催化劑表麵有機（jī）物質發生氧化，同時產生CO2 和H2O，並放出大量的熱（rè）量（liàng），因其氧化反應（yīng）溫（wēn）度低，所以大（dà）大（dà）地（dì）抑製了（le）空氣中的N2形（xíng）成高溫NOx。而且由（yóu）於催化劑有選擇性催化作用，有可能限製燃料中含（hán）氮化合物的氧化過程，使其多數形（xíng）成分（fèn）子氮 。

　　2 催化燃燒（shāo）工藝設計

　　本研究選取貴金（jīn）屬鈀為催化劑、陶瓷填料為載體，配置催化燃燒裝置一套。主要研究在設計處理風量為2500m3/h、催化燃燒（shāo）設（shè）計燃（rán）燒溫度為250℃、不同催（cuī）化劑用量對VOCs去除效率的影（yǐng）響。

　　設計工藝流程如下圖所（suǒ）示：

　　有機廢氣通過風機進入催化燃燒設備的旋（xuán）轉四通閥，進而通過陶瓷材料填充層（底層（céng））預（yù）熱達到催化氧化所設定的溫度後，這時其（qí）中部分汙染（rǎn）物氧化分解；廢氣繼續通過加熱區升（shēng）溫，並維持在設定溫度；其再進入催化層完成催化氧化反應，即反應生成CO2 和（hé）H2O，並釋（shì）放大量的（de）熱量，以達到預期的處理效果。

　　3 催化（huà）性能影響因素分（fèn）析

　　3.1 不同（tóng）進氣（qì）濃度對催化性能的影響

　　以非甲烷總烴作為研究對象（xiàng），其進氣濃度在150mg/L-300 mg/L 範圍內，設定進氣風量為2500m3/h、空速為10000h-1、催化溫度在250℃，用單因素試驗法（fǎ），考察非甲烷總烴進氣濃度對催化性能的影（yǐng）響，試驗結（jié）果如圖（tú）2 所示。

　　由上圖可知，非（fēi）甲烷總烴的進氣濃度對催化性能（néng）有一定影響，當非甲烷總烴的進氣濃（nóng）度低於200mg/L 時，其去除率不大於90%；當進氣濃度上升到200mg/L 以上（shàng）其催化性能趨（qū）向（xiàng）穩定，去除率超過96%。原因可能是（shì）當進氣濃度較低時，過低的濃度在沒有添（tiān）加助燃（rán）劑的情況下，燃燒不充分，隻有當進氣濃度達到一定（dìng）值，在設定的試驗條件下，催化燃燒反（fǎn）應充分，繼續加大進度濃度，催化性能變化幅度不大。

　　3.2 催化（huà）溫度（dù）對催（cuī）化性能的影響

　　設定進氣風量為（wéi）2500m3/h、空速為10000h-1、進氣濃度為210mg/L，使用單因素試驗法，考察不同催化溫度（dù）對（duì）催化（huà）性能的影（yǐng）響。具體試驗結果見（jiàn）圖3。

　　由上圖可見，非甲烷總烴的去除率隨著催化溫度的（de）升高而（ér）增大，當催化溫度低於220℃時（shí），非（fēi）甲（jiǎ）烷（wán）總烴去除率低於90%；當溫度（dù）上升到240℃ -350℃之間，其催化性能達到佳，非甲烷總烴去除率保持（chí）在98% 左（zuǒ）右；但350℃以後（hòu）催化性能（néng）逐漸變弱。因此，在本設定的試驗條件下，佳催化性能（néng）溫度參數為240℃ -350℃。

　　3.3 空速對催化性能的影響

　　空速在催化燃（rán）燒工（gōng）藝設計是的（de）一個重要參數，本節研究在進氣風量為2500m3/h、催化溫度為250℃、進氣濃度為210mg/L 的條件下，使用（yòng）單（dān）因素試（shì）驗法，設定（dìng）空（kōng）速為10000h-1-50000h-1 之間（jiān），考察空速對催化性能的影響。

　　上圖表明，空速在10000h-1-25000h-1 內，對非甲（jiǎ）烷（wán）總烴的去除率（lǜ）降幅不大；但當空速超過25000h-1 時（shí），對催化性能的（de）影響開始變大；空速為50000h-1 時非甲烷總烴去除率僅剩（shèng）41.43%。原因主要是空速（sù）大，一部分催化燃燒器中的有機廢氣尚未與催化（huà）劑（jì）充分接觸即被帶離反（fǎn）應器，催化反應不充分，從而影響催化（huà）性能，造成低去除率的（de）結果。

　　4 結論

　　（1）非甲烷總烴的進氣濃度對催化性能（néng）有一定（dìng）影響（xiǎng），當進氣濃度達到一（yī）定值時，其催化性（xìng）能趨向穩定，具有較（jiào）好的催化效果。

　　（2）催（cuī）化（huà）溫度對（duì）催（cuī）化效果影響較（jiào）大，非甲烷（wán）總烴的去除率隨著催（cuī）化溫（wēn）度的升高而變化，催化溫（wēn）度（dù）過（guò）低和過高都（dōu）不（bú）利於提（tí）高催化性能（néng），佳催化性能在一定溫度區間範圍內體現。

　　（3）空速過大大（dà），會導致一部（bù）分催化燃燒器中的有機廢氣（qì）尚未與催化劑充分接觸即被帶離反應器，催化反應不（bú）充分，從而影響催化性能。