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催化燃烧装置如何在VOCs管理中平安应用?

发布时间:2020-03-09   点击次数:227次

 催化燃烧装置如何在VOCs管理中平安应用?

  催化燃烧装置允许燃烧稀薄的燃料/空气混合物的催化燃烧是在环境上优先利用天然气作为能源以及从工业废水中去除有机可燃气体的关键。催化燃烧装置的潜在应用范围很大,并且可以在运行温度上变化。现有和新催化燃烧技术的成功广泛实施将在很大程度上取决于合适的低成本催化材料的可用性。由于没有一种材料能够满足所有需求,因此需要根据给定技术的特定要求来协调开发新催化剂。面临的挑战是将燃烧催化剂领域的现有知识和专业知识与合成方法的创新相结合,改进了新的特定复合形式的配方和应用。本文概述了目前的技术水平,然后重点介绍了在1000 K以下的应用中的钙钛矿。给出了高活性配方实例以及通过受控合成和合适的载体组合进一步增强其活性的实例。还提出了用于高温催化燃烧的高性能材料的设计标准。

  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。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。某些VOCs对臭氧层有破坏作用,如含氢氯氟烃(HCFCls)和氯氟烃(CFCs);VOCs也是形成雾霾的重要前物,是有毒有害气体的重要来源,环保部已将其列为细颗粒物之外大的空气污染元凶[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。

  催化燃烧装置在VOCs治理中的重要地位

  VOCs治理有较多措施, 其治理方法包括源头减量、中间控制和末端处理等。目前,我国以末端治理为主。末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等[5]。回收性处理因其技术手段还不成熟,成本较高,目前没有大规模应用。焚烧法是直接将VOCs 通入焚烧炉中,在炉内充分燃烧,产生二氧化碳和水[6]。该方法成本较低,运用范围较广,技术线路也比较成熟。催化燃烧法是在废气燃烧的时候加入某种催化剂,降低VOCs 的燃点, 使VOCs能够充分燃烧, 终生成二氧化碳和水,实现直排。当前常用催化剂种类有Cu、Fe、Ti等非贵金属与Pd、Au、Pt等贵金属两大类。焚烧处理法和催化燃烧法在VOCs治理中占据核心地位,因其分解氧化彻底、治理效率高而得到广泛应用,其中催化燃烧法因无明火、节能、氧化温度低而得到广泛应用。

  催化燃烧是一种涉及气固两相的化学反应,其本质机理为在有活性氧参与的条件下发生的深度氧化反应[7]。在反应过程中,加入催化剂可以显著降低反应所需的活化能,VOCs 富集在催化剂表面,在较低燃烧温度下发生无焰燃烧,终分解为二氧化碳和水,同时释放出大量的热。

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