催化燃烧工艺处理有机废气污染物分析

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  摘要:文章首先对比分析了多种不同的燃烧法,同时围绕催化剂载体选型、催化剂选型和活性组分负载方式等内容详细阐述了催化燃烧工艺处理有机废气污染物的方式、流程等。
  关键词:不同燃烧法;催化燃烧工艺;有机废气污染物;处理方式
  一、对比分析不同燃烧法
  所谓有机废气实则指的是从塑料、石油化工及涂装等生产制造行业排放出的污染物,因其组分结构复杂,在向大气中排入前若不加以处理,必然会危害到人类及整个生态环境的安全。现阶段,有很多的方式被应用到有机废气处理中,其中关注度最高的当属催化燃烧工艺,其不仅能耗低,而且不会产生二次污染。
  作为较典型的一种气—固相催化反应,催化燃烧实质上是在催化剂富集反应物的分子以及活性氧的结合参与下使有机废气在低起燃温度条件下无焰燃烧,而后氧化分解成H20和CO2,释放大量热的过程。受催化剂影响,反应活化能下降,促使有机物能够在略低于热力或直接燃烧温度的条件下,节能更多能源(如:表1)。
  二、分析催化燃烧工艺处理有机废气污染物
  (一)分析催化剂载体选型
  具体应用环节,常伴随有高速流、高温等情况,易给催化剂带来严重冲击。针对传统形式的颗粒堆积催化分析,因孔径分布不均,促使催化剂有着较高床层压降,进而给一系列组装—维护—拆卸工作带来阻碍。基于此,工业催化剂青睐选择整体催化剂。
  常见整体催化剂制备的方法有3种。第1种是在化学惰性的金属载体、蜂窝陶瓷等整体式材料上涂上1层覆盖层,而后负载活动组分;第2种是把预先配置好的催化剂压制(直接)成型;第3中是基于分子筛、氧化铝和活性炭等整体式载体,在其上负载活性组分。需注意,因在活动组分的表面进行催化反应,因此直接把催化剂压制成型的方式易增大催化剂浪费率;而分子筛、活性炭等无法在高温条件下使用。
  (二)分析催化剂选型
  现阶段,国内外最为常见的催化剂研究对象有2种,1种为金属氧化物催化剂,1种为贵金属催化剂。贵金属催化剂在低温催化活性方面表现较好,及其原因,因贵金属对C-H和0-0等键有着非常强的活性能力,促使原本稳定的分子可形成强反应性自由基,并以此触发链反应;无论在CO、H2中,还是在烃类中都有着非常高的活性表现。铂族催化氧化活性的顺序多为:Ru  具体应用环节,Pd及Pt被大量应用在低碳类烷烃催化燃烧中,然而涉及到的環境不同,所对应的活性顺序也存在着差异。诸如:500℃条件下,氧化甲烷速率高于同等质量分数的50倍左右,然而在富甲烷气氛中这一情况正好相反,究其原因,与高温条件下氧所处不同金属表面吸附的能力有着非常密切的关联性(如:表2)。
  (三)分析活性组分负载方式
  因整体式催化剂的载体孔道结构丰富、比表面积较大,且孔道显现出不规则、内径小和孔径长等特性,因此并不适宜使用在先进行活性组分的制备,后进行整体式催化剂载体的固定这一方式上。现阶段,较适用于整体式催化剂负载的方式有3种,即化学镀法、浸渍法和溶胶—凝胶法(如:表3)。
  (四)分析催化剂燃烧受影响因素
  首先,催化剂失活。若是完全失活,则应考虑是因毒物熔成合金还是与活性组分化合造成的;VOCs催化燃烧条件下As、Pt、Zn和Pb等元素均可导致完全失活。若是催化反应受抑制,则应考虑硫化合物、卤素等是否和活性中心结合了,因为该情况可对催化活性起到抑制作用;但这类结构较松弛,条件满足后便可恢复。若是覆盖了活性中心,则应考虑废气燃烧不完全还是废气中含有大量灰尘,因为两者均可引起炭沉积,紧接着便会对催化剂吸附及解吸的能力造成影响。为了防止催化剂失活,当采取有效措施将废气中含有的有害分成去除,随后再通过增添助剂的方式来提升抗硫、抗卤素等的活性,如此便有助于提升完全燃烧能力。
  其次,水蒸气影响。催化剂活性受水蒸气影响的情况有2种,1种为水分子同VOCs分子于催化剂的表面活性位置上存在着竞争吸附关系;1种是水蒸气可以除去催化剂表面上存在的中间副产物,如此便有助于提升催化剂活性,诸如:将产生于反应中的CL2变换至HCL,便能增大排出性能。
  (五)分析热平衡
  现阶段,催化燃烧废气常见预热工艺有2种,1种为自身热平衡式,1种为预热式。催化燃烧相对传统的一种形式便为预热式,多数时候排放有机废气的温度无法达到T10,此时便要求在催化燃烧前便需在预热部的利用下完成加热升温操作,而后再在催化反应器的利用下完成催化燃烧反应。
  因催化燃烧反应同样会有热量释放,因此可在反应热回收利用办法的利用下完成能耗降低任务。浓缩技术越发成熟,促使废气预热慢慢转变成完全依靠反应热来维持自热平衡式的方式。于高浓度有机物来讲,只需在第一次使用环节已电加热的方式将废气温度上升至T10,在此之后便能在激烈反应条件下释放出更多热。
  三、总结
  综上所述,分析催化燃烧工艺处理有机废气污染物有关内容,需基于全局性视角进行考虑,文章首先对常见的几种燃烧工艺进行对比分析,而后有针对性的以对比方式探究了催化燃烧工艺处理有机废气污染物的方式及流程。
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