有機(jī)廢氣催化燃燒技術(shù)

陳榮貴

摘 要：有機(jī)廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的污染物，其中含有含氧有機(jī)化合物、含氮、硫、鹵素以及含磷有機(jī)化合物等。如果不進(jìn)行處理就排放，不僅會(huì)污染大氣，還有可能危害人體健康，必須非常重視。文章從不同方面展開論述，從而實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢氣；催化燃燒；技術(shù)分析

引言

傳統(tǒng)有機(jī)廢氣凈化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃燒法，但是有二次污染、能耗大、受到溫度和濃度限制等弊端，所以要進(jìn)一步改進(jìn)。催化燃燒是一項(xiàng)新的技術(shù)，在原有水平上得到極大改善，開始應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，并且取得顯著成效，對有機(jī)廢氣進(jìn)行有效處理，減少對環(huán)境的污染。

一、催化燃燒基本原理

是典型的氣固相催化反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是活性氧參與深度氧化作用。在燃燒過程中，催化劑的主要作用是降低活化能，同時(shí)讓反應(yīng)分子富集于表面，達(dá)到提高反應(yīng)速度的效果。最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是催化劑克服了外在條件的限制，可以在較低的溫度下進(jìn)行，而且是無焰燃燒，并氧化分解，釋放出大量的熱能。由此可見，原理是非常簡單的，避免了過程中繁瑣的程序，大大提高了工作效率。未來有機(jī)廢氣處理會(huì)面臨更加復(fù)雜的環(huán)境，所以要樹立起創(chuàng)新意識(shí)，加大對技術(shù)研究力度，更好應(yīng)用在有機(jī)廢氣處理中去，最大限度降低對環(huán)境污染，不斷提高資源利用率。

二、催化燃燒的特點(diǎn)

首先是起燃溫度低、節(jié)省能源。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，有機(jī)廢氣催化燃燒和直接燃燒相比，具有起燃溫度低、能耗小的優(yōu)點(diǎn)，在特殊情況下，甚至不需要借助外界供熱。其次是適用范圍廣。催化燃燒技術(shù)可以處理所有有機(jī)廢氣，針對于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、又沒有回收價(jià)值的廢氣，采用吸附-催化燃燒方法效果會(huì)更好。最后是處理效率高、不會(huì)產(chǎn)生二次污染。催化燃燒技術(shù)和以前的方法相比，處理速度明顯有了提升，最終產(chǎn)物是無毒的和，所以就不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染。可見運(yùn)用催化燃燒技術(shù)處理有機(jī)廢氣是正確選擇。

三、催化劑

（一）催化劑種類

一是貴金屬催化劑。Pa、Pt、Ru等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，具有使用時(shí)間長、適用范圍廣、容易回收的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有著資源稀少、價(jià)格昂貴、易中毒的缺陷，所以在尋找替代品，盡可能減少此類催化劑的使用。二是過渡金屬氧化物催化劑，針對有機(jī)廢氣處理有很好的效果。三是復(fù)氧化合物催化劑。復(fù)氧化合物之間由于存在結(jié)構(gòu)或者電子調(diào)變等相互作用，活性要比單一氧化物要高，主要分為鈣鈦礦型復(fù)氧化物和尖晶石型復(fù)氧化物兩種類型，在使用的時(shí)候要堅(jiān)持具體問題具體分析原則，這樣會(huì)更加具有針對性。

（二）催化劑負(fù)載方式

催化劑活性組成可以通過不同方式沉積在載體上：電沉積在纏繞或壓制的金屬載體上，沉積在顆粒狀陶瓷材料上，沉積在蜂窩結(jié)構(gòu)的陶瓷材料上。針對于金屬載體催化劑而言，具有導(dǎo)熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是表面積比較小。顆粒陶瓷載體的優(yōu)點(diǎn)是表面積大，缺點(diǎn)是由于載體間的相互摩擦，使得活性組分損失嚴(yán)重，無法達(dá)到預(yù)期的催化效果。蜂窩陶瓷載體是一種很理想的方式，有著表面積大、機(jī)械強(qiáng)度大、良好耐磨性、耐熱沖擊等優(yōu)點(diǎn)，往往會(huì)被人們選擇。負(fù)載在不同形式的會(huì)有不同的效果，所以要選擇效果最好的一種。

（三）催化劑失活

由于催化劑長時(shí)間使用，導(dǎo)致活性會(huì)慢慢降低，不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用，起不到催化的效果。催化劑完全失活，主要是由于快速作用和慢速作用引起的，即使含有微量有毒物質(zhì)，也會(huì)使得催化劑失活。抑催化劑反應(yīng)，鹵素和硫的化合物非常容易和活性中心結(jié)合，但并不會(huì)持續(xù)很長時(shí)間，當(dāng)廢氣中這類物質(zhì)被去除之后，催化劑就可以恢復(fù)到原本的活性。沉積覆蓋活性中心，不飽和化合物的存在會(huì)導(dǎo)致碳沉積，另外陶瓷粉塵、鐵氧化合物以及其他顆粒物都會(huì)堵塞活性中心，對催化劑的吸附與解吸能力產(chǎn)生不利影響，從而出現(xiàn)活性下降的情況。

（四）催化劑失活的防治

為了避免催化劑失活，可以采用有效措施進(jìn)行治理，讓其恢復(fù)到原本的狀態(tài)。一是按照操作流程，正確控制反應(yīng)條件，減少不確定因素的影響。二是當(dāng)催化劑表面結(jié)碳的時(shí)候，可以輸送氧氣提高燃燒溫度，主要目的是為了去除表面結(jié)碳。三是對廢氣進(jìn)行預(yù)處理，可以大大減少有毒物質(zhì)的存在，從而防止催化劑中毒。四是改進(jìn)催化劑的制備工藝，提高耐熱性和抗毒能力。以上措施都可以對催化劑失活進(jìn)行很好的防治。

四、催化燃燒工藝流程

預(yù)熱式。有機(jī)廢氣溫度在100℃以下的時(shí)候，濃度是非常低的，而且熱量不能自給，在正式反應(yīng)之前要先在預(yù)熱室加熱升溫。燃燒凈化后的氣體在熱交換器內(nèi)與沒有經(jīng)過處理的廢氣進(jìn)行熱交換，可以實(shí)現(xiàn)回收部分熱量的效果，一般是采用煤氣或者電加熱升溫到催化劑反應(yīng)需要的起燃溫度。自身熱平衡式。當(dāng)有機(jī)廢氣溫度高于起燃溫度的時(shí)候，熱交換器會(huì)回收部分凈化氣體產(chǎn)生的熱量，在正常條件下可以維持熱平衡。吸附-催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低、采用催化劑燃燒需要耗費(fèi)大量燃料，因此要采用吸附方法進(jìn)行處理，可以達(dá)到更好的效果。

五、催化燃燒過程的熱平衡

催化燃燒是放熱反應(yīng)，熱量大小取決于有機(jī)物的種類和含量。依靠廢氣燃燒的熱反應(yīng)，維持催化過程持續(xù)進(jìn)行是最好的方法，要用自身熱量維持正常反應(yīng)，必須滿足以下條件：燃燒過程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量回收率、廢氣的初始溫度等方面。催化燃燒技術(shù)在不斷完善，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，溶劑類污染物的凈化處理，主要是苯類、酮類、醇類和其他一些含氧衍生物等。含N有機(jī)污染物的凈化，這類物質(zhì)一般都具有毒性和臭味，所以必須要進(jìn)行處理。含有S有機(jī)污染物的凈化，主要運(yùn)用于制藥廠、農(nóng)藥廠、化纖廠等生產(chǎn)中排放的污染物。

結(jié)語

綜上所述，催化燃燒是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，可以對有機(jī)污染物進(jìn)行凈化處理。但目前仍處于發(fā)展階段，所以要加大創(chuàng)新力度，不斷提高技術(shù)應(yīng)用水平，減少對環(huán)境的污染，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：廣東昊霖環(huán)保科技有限公司）