催化燃燒的基本原理以及運用

催化燃燒是利用催化劑在較低溫度下(200～400℃)下，完成對有機化合物的徹底氧化，因而，耗能少，實際操作簡單，安全，凈化處理效率高，在有機廢氣尤其是回收利用價值較小的有機廢氣凈化這方面，例如化工類，噴涂、絕緣層材料、漆包線、涂料生產制造等應用領域比較廣泛，已經有許多定形機器設備可供采用。

一、催化原理及設備組成

(1)催化劑是一類能提升化學反應速率，操縱反應方向，在反應前后自身的化學特性不發生改變的物質。

(2催化作用的原理是一個很繁雜的問題，這兒僅做簡介。在一個化學反應操作過程中，催化劑的添加并不能更改原有的化學平衡，所更改的僅是化學反應的速度，而在反應前后，催化劑自身的特性并不發生變化。那么，催化劑是如何加速了反應速度呢了既然反應前后催化劑不發生變化，那么催化劑到底參加了反應沒有?事實上，催化劑自身參加了反應，正是由于它的參加，使反應更改了原有的途徑，使反應的活化能降低，從而加速了反應速度。

(3)催化燃燒的技術組成各種不同的排放場合和各種不同的廢氣，有各種不同的工藝流程。但無論采用哪種工藝流程，都由以下技術單元組成。

①廢氣預處理為了防止催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進到床層之前必須進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。

②預熱設備包括廢氣預熱設備和催化劑燃燒器預熱設備。因為催化劑都會有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才可以進行催化燃燒，因而，必須設定預熱設備。但對于排放的廢氣自身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣層材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設定預熱設備。

預熱設備加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收利用的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設定廢熱回收設備，以節約能源。

預熱廢氣的熱源溫度通常都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒設備保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。

從必須預熱這一點考慮，催化燃燒法Z適用連續排氣的凈化處理，若間歇排氣，不僅每一次預熱必須耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。

③催化燃燒裝置通常采用固定床催化反應器。反應器的設計按規范進行，應易于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。

在進行催化燃燒的工藝設計時，要結合具體情況，針對處理氣量較大的場合，設計成份建式流程，即預熱器、反應器獨立裝設，其間用管道連接。針對處理氣量小的場合，可選用催化焚燒爐，把預熱與反應組合在一起，但是要注意預熱段與反應段間的距離。

在有機物廢氣的催化燃燒中，所需要處理的有機物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因此，一方面必須控制有機物與空氣的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃燒系統應設監測報警裝置和有防爆措施。