VOCs(挥发性有机物)种类繁多,来源也十分广泛,成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的行业都会产生VOCs排放。即使同一物质,由于风量不同、浓度不同,所需技术路线也不一样。当前VOCs处理方法有数十种,VOCs的末端处理技术包含两类,第一类是非破坏性方法,即采用物理方法将VOCs回收;第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。具体方法上,前者包括冷凝法、吸附法、吸收法和燃烧法。后者有生物法、膜技术、光催化降解和等离子技术。
为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。RTO和RCO技术换热效率高,可以在VOCs较低浓度下使用,近年来得到了广泛应用。
催化燃烧法是在催化剂的作用下,将VOCs在200~400℃的低温条件下分解为CO2和H2O,是净化碳氢化合物废气,消除恶臭的有效手段之一。RCO技术已成为VOCs控制的主流技术。但关键问题在于如何提高催化剂的活性和稳定性,提高催化剂适用性,以及降低催化剂成本。
催化燃烧装置(RCO)
RCO,是指蓄热式催化燃烧法,英文名为“RegenerativeCatalyticOxidationOxidition”。
催化燃烧法是在催化剂的作用下,将VOCs在200~400℃的低温条件下分解为CO2和H2O,是净化碳氢化合物废气,消除恶臭的有效手段之一。
RCO作用原理是:第一步是催化剂对VOC分子的吸附,提高了反应物的浓度,第二步是催化氧化阶段降低反应的活化能,提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下,发生无氧燃烧,分解成CO2和H2O放出大量的热,与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗小的特点,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在200-400℃。
主要反应机理
催化燃烧催化剂
贵金属催化剂:
Pt,Pd,Rh等贵金属催化剂,是最成熟、工业应用最广泛的;特点:活性高,选择性好。
过渡金属氧化物催化剂:
非贵金属及其氧化物Mn、Cu、Cr、Ni、Ce、Zr等及其氧化物或复合氧化物催化剂。主要特点是:成本低、制备简单、针对一些特殊污染物有较高的活性。目前已有较成熟的Cu-Mn-O催化剂在工业中应用,但是范围不广。
催化剂作用特点
催化剂能够加快化学反应速度,但它本身并不进入化学反应的计量。
催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性。
催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应,而不能加速热力学上无法进行的反应。
催化剂只能改变化学反应的速度,而不能改变化学平衡的位置。
催化剂不改变化学平衡,意味着对正方向有效的催化剂,对反方向的反应也有效。
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