有机废气催化燃烧技术

　　有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的常见污染物,有机废气  中常含有烃类化合物、含氧有机化合物、含氮、硫、卤素及含磷有机化合物等。如对这些废气不加处理,直接排人大气将会对环境造成严重污染,危害人体健康。传统的有机废气净化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃烧法等,这些方法常有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺点。而新兴的催化燃烧技术已由实验阶段走向工程实践,并逐渐应用于石油化工、农药、印刷、徐料、电线加工等行业。

　　1 催化燃烧的基本原理

　　催化燃烧是典型的气—固相催化反应,其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时使反应物分子富集于表面提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,其反应过程为:

　　2 催化燃烧的特点

　　2.1 起燃温度低,节省能源

　　由表1可见,有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗小的显著特点。在某些情况下,达到起燃温度后便无需外界供热。

　　2.2 适用范围广

　　催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分、又没有  回收价值的废气,采用吸附一催化燃烧法的处理效果更好。

　　2.3 处理效率高,无二次污染

　　用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O,因此无二次污染问题。此外,由于温度低,能大量减少NOx的生成。

　　3 催化燃烧工艺流程

　　根据废气预热方式及富集方式,催化燃烧工艺流程分为3种。

　　3.1 预热式

　　这是催化燃烧的最基本流程形式(见图1)。有机废气温度在100℃以下,浓度也较低,热量不能自给,因此在进入反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。

　　3.2 自身热平衡式

　　当有机废气排出温度高于起燃温度(在300℃左右)且有机物含量较高,热交换器回收部分净化气体所产生的热量,在正常操作下能够维持热平衡,无需补充热量,通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用见图2。

　　3.3 吸附—催化燃烧

　　当有机废气的流量大、浓度低、温度低、采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩  ,然后通过热空气吹扫,使有机废气脱附成为浓缩了的高浓度有机废气(可浓缩10倍以上),再进行催化燃烧 。此时,不需要补充热源,就可维持正常运行，见图3。

　　对有机废气催化燃烧工艺的选择要取决于：①燃烧过程的放热量 ,即废气中可燃物的种类和浓度 ②起燃温度 ,即有机组分的性质及催化剂活性③热量  回收率等。当回收热量超过预热所需热量时,可实现自身热平衡运转,无需外界补充热源,这是最经济的。