催化燃燒
催化燃燒是用催化劑使廢氣中易燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分街的凈化方法。所以,催化燃燒又稱為催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分街的歷程,大多數(shù)碳?xì)浠衔镌?00~450℃的溫度時(shí),通過(guò)催化劑就可以氧化完全。
與熱力燃燒法相比,催化燃燒所需的輔助燃料少,能亮消耗低,設(shè)備設(shè)施的體積小。但是,由于使用的催化劑的中毒、催化床層的更換和清潔費(fèi)用高等問題,影響了這種方法在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的推廣和應(yīng)用。
催化燃燒過(guò)程:
在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,利用催化劑降低燃燒溫度,加速有毒有害氣體完全氧化的方法,叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的,具有非常大的比表面積和合適的孔徑,當(dāng)加熱到300~450℃的有幾氣體通過(guò)催化層時(shí),氧和有幾氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上,增加了氧和有幾氣體接觸碰撞的機(jī)會(huì),提高了活行,使有幾氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而生成CO2和H2O,同時(shí)產(chǎn)生熱量,從而使得有幾氣體變成無(wú)度無(wú)害氣體。
催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成,如右圖所示。其凈化原理是:未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前,先經(jīng)過(guò)熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室,在燃燒室內(nèi)達(dá)到所要求的反應(yīng)溫度,氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行,凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量,再由煙囪排入大氣。
催化燃燒裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面問題:
1、氣流和溫度均勻分布。要使通過(guò)催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并保證火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室要具有足夠的長(zhǎng)度和空間。催化燃燒裝置應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料,或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。
2、便于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計(jì)成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu),便于清洗和更換催化劑載體。
3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天燃?xì)庾鬏o助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應(yīng)引入空氣助燃。
4、較高的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應(yīng),所以,無(wú)論反應(yīng)進(jìn)行到什么階段,都應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行,以獲得較高的轉(zhuǎn)化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱螚的供應(yīng),以及是否伴有副反應(yīng)等。因而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。
催化燃燒適用于含有可燃?xì)怏w、蒸氣等有毒有害氣體的凈化,但對(duì)于含有大量塵粒、霧滴等有毒有害氣體,容易引起催化床層的堵塞,使催化活行下降,從而降低凈化效率。催化燃燒凈化方法,幾乎適用于所有排放烴類或有臭味化合物的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。
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