泊头市兰纳斯环保科技有限公司
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    催化燃烧的燃烧过程和设计考虑因素

    发布日期:2022-03-30 发布者:兰纳斯环保

    催化燃烧的燃烧过程是在催化燃烧设备进行。废气通过热交换器预热至200~400℃,然后进入燃烧室。当它通过催化剂床时,混合气体中的烃分子和氧分子分别吸附在催化剂表面上并活化。由于表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物和氧分子在较低温度下被氧化,产生二氧化碳和水。催化剂燃烧反应的关键是选择适当的催化剂。催化剂的需求:高活动,是低温活性好,所以开始的时候温度尽可能低。燃烧是一种放热反应,释放大量的热量可使催化剂表面达到500~1000摄氏度,而且催化剂易熔化,活性降低,因此要求催化剂能够承受高温。

    用于催化燃烧的催化剂可分为1:1贵金属:铂、钯、钌等。贵金属催化剂具有较不错的活性和氧化容易回收等等,虽然有稀缺资源,昂贵的和糟糕的抗毒性缺点,但仍然是世界上主要的催化剂。非贵金属:过渡元素氧化物和稀土元素氧化物。单组分氧化物,如氧化铜(CuO)和氧化镍(NIO)。单组分氧化物的不怕热性差,活性低,限制了其应用。后切换到两个或两个以上的金属氧化物的混合物,如二氧化锰-氧化铜(3:2)化合物,三氧化二铁-铬酸复杂,铜氧化物、三氧化铬复杂,尖晶石复杂钴、锰、铜、锰、镍、锌铬酸盐等。虽然复合氧化物可以某些催化性能,但氧化活性仍低于贵金属。此外,还存在钍、镍、钼、硫化钴等金属硫化物。一般只适用于这类催化剂催化燃烧的碳氢化合物,硫、使用温度限制在300~400℃,高温,容易分解。

    废气催化燃烧设备催化剂的主要性能指标:在空速较不错,温度较低的条件下,废气的燃烧反应转化率接近1,表明该催化剂的活性较不错。催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3个阶段,有使用限期,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。使用期的长短与好活性结构的稳定性有关,而稳定性取决于不怕热、抗毒的能力。废气催化燃烧设备对催化燃烧所用催化剂则要求具有较不错的不怕热和抗毒的性能。废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行,这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定,因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。催化燃烧工艺的操作空速大,气流对催化剂的冲击力较不错,同时由于床层温度会升降,造成热胀冷缩,易使催化剂载体破裂,因而催化剂要具有大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。

    催化燃烧设备用的催化燃烧法属于热力破坏法。其机理是氧化和热裂解、热分解废气中的成分,使其转化成CO2和H2O。催化燃烧技术为污染物的治理提供了经济解决办法,废气采用催化燃烧处理具有净化、能耗低、无二次污染等优点。催化燃烧的净化速率一般都在90%以上,是浓度好、小流量废气净化的技术。

    催化燃烧设备设计时应考虑以下几方面问题

    1、良好的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较不错的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的不怕热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。

    2、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室具有足够的长度和空间。催化燃烧设备应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬不怕火材料,或用双层夹墙结构。

    3、便于清洗和换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和换催化剂载体。

    4、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。

    催化燃烧设备设计时应考虑以下几方面问题?

    1、良好的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较不错的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的不怕热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。

    2、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室具有足够的长度和空间。催化燃烧设备应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬不怕火材料,或用双层夹墙结构。

    3、便于清洗和换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和换催化剂载体。

    4、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。