催化燃烧法处理VOCs的过程中存在的活性炭吸附—脱附—催化燃烧法中活性碳起火的现象,VOCs(挥发性有机化合物) 是指在常压下沸点在50~260 ℃、常温下饱和蒸汽压大于 133.32 Pa 的有机化合物, 或者在常温常压下任何能挥发的有机液体和固体[1]。VOCs 类目复杂,主要包含烯烃、烷烃、醇类、芳香烃、芳烃类、醛类、卤代烃等,主要产生于制药、制鞋、石油炼化和喷漆等行业[2]。某些VOCs对臭氧层有***作用,如含氢氯氟烃 (HCFCls)和氯氟烃 (CFCs);VOCs 也是形成雾霾的重要前物,是******气体的重要来源,环保部已将其列为细颗粒物之外蕞大的空气污染元凶[3]。随着工业化进程的加快,VOCs 引起的健康与环境问题引来越来越多的关注,VOCs 的处理也已迫在眉睫。
催化燃烧的实质及其优势?
催化燃烧是典型的气—固相催化反应,它借助催化剂降低了反应的活化能,使其在较低的起燃温度200~?300℃下进行无焰燃烧,有机物质氧化发生在固体催化剂表面,同时产生CO2和H2O,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大地***了空气中的N2形成高温NOx。而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程,使其多数形成分子氮(N2)。?
与传统的火焰燃烧相比,催化燃烧有着很大的优势:?
(1)起燃温度低,能耗少,燃烧易达稳定,甚至到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。?
(2)净化效率髙,污染物(如NOx及不完全燃烧产物等)的排放水平较低。?
(3)适应氧浓度范围大,噪音小,无二次污染,且燃烧缓和,运转费用低,操作管理也很方便。
催化燃烧过程当气流中的污染物可被氧化时,燃烧是一种彻底的污染控制方案
碳氢化合物就属于这类污染物。燃烧可以分为直接火焰燃烧和催化燃烧两类。燃烧即是在氧和热的作用下将碳氢化合物转化为水和二氧化碳。其反应方程式如下:CnH2m (n m/2)O2=nCO2 H2O Heat在燃烧过程中,气流量和有机物负荷是选择燃烧技术的重要参数。一个衡量污染物负荷的参数是低极限(LEL)或低可燃极限(LFL)。气流的低极限是气体可自燃的有机物浓度(100%LEL)。由于100%LEL具有***,美国消防协会规定气流的LEL不能超过50%,在LEL超过25%时应设置可燃气体监控装置。另一个要考虑的因素是气流的能量密度,当气流的能量密度必须大于3.7MJ/m3时点火后气体可自行维持燃烧,否则需要提供辅助燃料,另外要考虑燃烧后不产生***的副产品。能量值低于3.7MJ/m3的气体,可利用催化剂来帮助氧化燃烧。
经常使用的活性催化剂是铂或钯的化合物,使用陶瓷作载体。使用催化剂可降低燃烧温度,节省运行费用,但是主要缺点是微量的硫和铅的化合物会使催化剂,而且特定的催化剂对每种有机污染物起到催化燃烧的作用是不同的,对有些有机污染物的去除可能无效。
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