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催化燃燒原理及其應用
催化燃燒實際上為*的催化氧化,即在催化劑作用下,使廢氣中的有害可燃組分*氧化為CO2和H2O。由于絕大部分有機物均具有可燃燒性,因此催化燃燒法已成為凈化含徑類化合物廢氣的有效手段之一。又由于很大一部分有機化合物具有不同程度的惡臭,因此催化燃燒法也是消除惡臭氣體的有效手段之一。
目前催化燃燒法已應用于金屬印刷、絕緣材料、漆包線、煉焦、涂料、化工等多種行業中凈化有機廢氣。特別是在漆包線、絕緣材料、印刷等生產過程中排出的烘干廢氣,因廢氣溫度較高、有機物濃度較高,對燃燒反應及熱量回收有利,具有較好的經濟效益,因此應用最為廣泛。
同其他燃燒法相同,催化燃燒的最終產物為CO2和 H2O,無法回收廢氣中原有的有機組分,因此操作過程中的能耗大小以及熱量回收的程度將決定催化燃燒法的應用價值。
(一)催化燃燒法的特點
與其他種類的燃燒法相比,催化燃燒法具有如下特點:
①催化燃燒為無火焰燃燒,所以安全性好;
②燃燒溫度要求低,大部分烴類和 CO在 300~450℃之間即可完成反應,由于反應溫度低,故輔助燃料消耗少;
③對可燃組分濃度和熱值限制較小;
④為使催化劑延長使用壽命,不允許廢氣中含有塵粒和霧滴。
(二)催化燃燒催化劑
用于催化燃燒的催化劑以貴金屬Pt、 Pd催化劑使用最多,因為這些催化劑活性好,壽命長,使用穩定。我國由于貴金屬資源稀少,因此注意了從事非貴金屬催化劑的研究,目前研究較多的為稀土催化劑,并已取得一定成效。國內已研制使用的催化劑有下列幾類,
以Al2O3為載體的催化劑。此載體可作成蜂窩狀或粒狀等,然后將活性組分負載其上,現已使用的有蜂窩陶瓷鈀催化劑、蜂窩陶瓷鉑催化劑、蜂窩陶瓷非貴金屬催化劑、rAl2O3粒狀鉑催化劑、rAl2O3稀土催化劑等。
以金屬作為載體的催化劑。可用鎳鉻合金、鎳鉻鎳鋁合金、不銹鋼等金屬作為載體,已經應用的有鎳鉻絲蓬體球鈀催化劑、鉑鈀/鎳60鉻15帶狀催化劑、不銹鋼絲網鈀催化劑以及金屬蜂窩體的催化劑等。
各種催化劑的品種與性能見下表。
| 催化劑品種 | 活性組分含量/% | 2000h-1下90%轉化溫度/℃ | 最高使用溫度/℃ |
| Pt-Al2O3 | 0.1~0.5 | 250~300 | 650 |
| Pd-Al2O3 | 0.1~0.5 | 250~300 | 650 |
| Pd-Ni、Cr絲或網 | 0.1~0.5 | 250~300 | 650 |
| Pd-蜂窩陶瓷 | 0.1~0.5 | 250~300 | 650 |
| Mn、Cu-Al2O3 | 5~10 | 350~400 | 650 |
| Mn、Cu、Cr-Al2O3 | 5~10 | 350~400 | 650 |
| Mn-Cu、Co-Al2O3 | 5~10 | 350~400 | 650 |
| Mn、Fe-Al2O3 | 5~10 | 350~400 | 650 |
| 稀土催化劑 | 5~10 | 350~400 | 700 |
| 錳礦石顆粒 | 25~35 | 300~350 | 500 |
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