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        新聞中心

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        國內外催化燃燒工藝開發進展

        發布時間:2020-03-18

        催化燃燒是實現揮發性有機物( VOCs) 高效燃燒的一種處理技術,文章總結介紹了國內外催化燃燒工藝的開發進展,比如固定床催化燃燒技術、整體式催化燃燒工藝、流化床催化燃燒反應工藝和流向變換催化燃燒與吸-放熱耦合反應工藝,并在最后指出了今后催化燃燒的研究方向。

        催化燃燒某種意義上可以看作是代替熱力燃燒的一 種化學熱反應,其利用催化劑的深度催化氧化活性將有 機組分在燃點以下的溫度( 200 ~ 400℃ ) 與氧化合生成無毒的 CO2和 H2O,達到凈化目的,催化燃燒能夠將熱力燃燒不能處理的、濃度較低的 VOCs 進行充分燃 燒,無需連續施加大量輔助熱量,在高溫燃燒過程中不 會產生 NOx,燃燒時用于預熱所消耗的功率也僅為直接 燃燒的 40% ~ 60% ,從而可以節約大量的能源。

        1、 固定床催化燃燒技術

        在固定床反應器中,催化劑以顆粒形態隨機填充到床層。應用于固定床反應器的顆粒催化劑主要為 Pd、Pt 等負載型貴金屬催化劑和非貴金屬氧化物。貴金屬催化劑具有高催化活性以及低溫下( < 500℃ ) 不易被硫、磷污染,使用壽命長且易于回收等優點,缺點是價格昂貴且易燒結。

        催化燃燒

         2、 整體式催化燃燒工藝

        整體式催化劑是由載體、涂層以及催化活性組分構 成的許多狹窄的平行通道整齊排列的一體化新型催化劑。整體式催化劑集反應器和催化劑于一體,相比傳統顆粒催化劑及固定床反應器,具有催化劑床層阻力 小、床層壓降低、放大效應小和傳質效率高等優點,目前最常用的是蜂窩陶瓷和金屬合金等整體式載體。

        3、 流化床催化燃燒反應工藝

        超低濃度甲烷廣泛存在于礦井煤層氣和一些工業廢氣。固定床整體式催化燃燒反應工藝流程氣中,出于安全考慮,甲烷濃度常被稀釋至 5% 以下,由于甲烷含量低,流量和濃度常隨操作條件而變化,采用固定床式的催化燃燒會造成局部溫度過高,甚至會造 成熱應力過大等現象; 而流化床燃燒裝置具有熱容量大、接觸面積廣、換熱效率高等特點,在燃燒超低濃度甲烷方面顯示出了優勢。

        4、 流向變換催化燃燒與吸-放熱耦合反應工藝

        由于甲烷催化燃燒是強放熱反應,將甲烷催化燃燒的放熱與一些吸熱反應耦合,開發出吸-放熱耦合反應。其中,固定床催化反應器中的流向變換強制周期操作作為一種高效的過程強化技術,受到越來越多的關注。流向變換強制周期操作的基本原理是通過反應裝置中操作閥門的時間及順序,從而達到控制催化燃燒反應器內氣體流向的周期性改變。 與傳統固定床催化反應器相比,流向變換催化燃燒 反應器具有改善反應的時均性能、改善系統穩定性及降低參數靈敏度等優點,是去除 VOCs極具前景的新技術之一。

        近年來越來越多的國內外研究者把注意力放在了研制開發 新型催化劑活性組分的研究,但現階段還沒有開發出超高活性,起燃溫度低,抗毒能力強且造價便宜的催化劑活性成分,限制了催化燃燒的應用范圍,所以開發低溫高活性以及高溫熱穩定性、機械強度高、抗熱沖擊、抗中毒的廉價催化劑是催化燃燒研究的總體方向。

         

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