13个关于VOCs催化燃烧基本原理(lǐ)、应用(yòng)及常见问题知识

　　13个关于VOCs催化燃烧基本原理(lǐ)、应用(yòng)及常见问题知识催化燃烧技术作為(wèi)VOCs废气处理(lǐ)工艺之一，因為(wèi)其净化率高，燃烧温度低（一般低于350℃），燃烧没有(yǒu)明火，不会有(yǒu)NOx等二次污染物(wù)的生成，安全节能(néng)环保等特点，在环保市场应用(yòng)有(yǒu)了很(hěn)好的发展前景。催化剂作為(wèi)催化燃烧系统的关键技术环节，催化剂的合成技术及应用(yòng)规则就显得尤為(wèi)重要。

　　1.催化燃烧反应原理(lǐ)

　　催化燃烧反应原理(lǐ)是有(yǒu)机废气在较低温度下在催化剂的作用(yòng)下被完全氧化和分(fēn)解，达到净化气體(tǐ)目的。催化燃烧是典型的气固相催化反应，其原理(lǐ)是活性氧参与深度氧化作用(yòng)。在催化燃烧过程中，催化剂的作用(yòng)是降低反应的活化能(néng)，同时使反应物(wù)分(fēn)子富集在催化剂表面上以提高反应速率。借助于催化剂，有(yǒu)机废气可(kě)以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量，同时氧化分(fēn)解成CO2和H2O。

　　2.什么是低温催化剂

　　低温催化剂性能(néng)指标：起燃温度≤200℃，氧化转化效率≥95%，孔密度200-400cpsi，抗压强度≥8MPa。

　　3.VOCs催化剂在催化燃烧系统中的作用(yòng)与影响

　　通常VOCs的自燃烧温度较高，通过催化剂的活化，可(kě)降低VOCs燃烧的活化能(néng)，从而降低起燃温度，减少能(néng)耗，节约成本。

　　另外：一般（无催化剂存在）的燃烧温度都会在600℃以上，这样的燃烧会产生氮氧化物(wù)，就是常说的NOx，这也是要严格控制的污染物(wù)。催化燃烧是没有(yǒu)明火的燃烧，一般低于350℃，不会有(yǒu)NOx生成，因此更為(wèi)安全和环保。

　　4.什么是空速？影响空速的因素有(yǒu)哪些

　　在VOCs催化燃烧系统中，反应空速通常指體(tǐ)积空速（GHSV），體(tǐ)现出催化剂的处理(lǐ)能(néng)力:反应空速是指规定的条件下，单位时间单位體(tǐ)积催化剂处理(lǐ)的气體(tǐ)量，单位為(wèi)m3/(m3催化剂•h)，可(kě)简化為(wèi)h-1。例如产品标注空速30000h-1：代表每立方催化剂每小(xiǎo)时能(néng)处理(lǐ)30000m3废气。空速體(tǐ)现出催化剂的VOCs处理(lǐ)能(néng)力，因此和催化剂的性能(néng)息息相关。

　　5.贵金属负载量与空速的关系，贵金属含量是越高越好吗？

　　贵金属催化剂的性能(néng)与贵金属的含量、颗粒大小(xiǎo)和分(fēn)散度相关。理(lǐ)想状态下，贵金属高度分(fēn)散，此时的贵金属以*小(xiǎo)的颗粒（几个纳米）存在于载體(tǐ)上，贵金属得到*大程度的利用(yòng)，此时催化剂的处理(lǐ)能(néng)力与贵金属含量成正相关。然而当贵金属含量高到一定程度后，金属颗粒容易聚集長(cháng)大成為(wèi)较大的颗粒，贵金属与VOCs的接触面反倒下降，大部分(fēn)贵金属被包在内部，此时增加贵金属含量反而不利于催化剂活性的提高。

　　6.气體(tǐ)燃烧后，气體(tǐ)體(tǐ)积膨胀对空速的影响

　　稳定运行状态下，气體(tǐ)體(tǐ)积膨胀对空速影响不大，因為(wèi)一般而言VOCs含量不高，仅仅这部分(fēn)气體(tǐ)的膨胀，體(tǐ)积流量的增加很(hěn)少。

　　7.纳米级催化剂的优势

　　纳米催化剂是指催化剂的有(yǒu)效成分(fēn)（比如贵金属）以纳米的尺度分(fēn)散在载體(tǐ)上，催化剂的有(yǒu)效成分(fēn)尽可(kě)能(néng)多(duō)地暴露在气體(tǐ)中，使两者的接触机会大大增加，这样的催化剂一般性能(néng)更為(wèi)优越。

　　8.起燃温度和完全转化温度的定义，以及与废气浓度的关系

　　起燃温度：净化率达到10%所需要的温度

　　完全转换温度：净化率>98%所需要的温度

　　催化燃烧一经点起燃将在很(hěn)短时间内达到高温，而废气的浓度达到一定程度后，其反应放热可(kě)实现自热催化反应。

　　9.催化剂的堆码方式

　　在压降允许的范围内，催化剂应按照“高瘦型”方式堆放，高径比应大于1.5。否则靠器壁的催化剂的利用(yòng)率会较低，影响整體(tǐ)催化剂床层的催化效果。孔道与气體(tǐ)流向一致，保持一定孔道長(cháng)度，各段催化块应错开摆放，四边与反应器炉壁接触部位应采用(yòng)钢骨架折边或采用(yòng)耐高温材料密封防止废气漏通。

　　10.废气预处理(lǐ)可(kě)延長(cháng)催化剂和催化燃烧设备的寿命原因分(fēn)析

　　废气可(kě)能(néng)含有(yǒu)一些对催化剂有(yǒu)害成分(fēn)，如果已知有(yǒu)这样的化學(xué)物(wù)质存在，则要对废气做预处理(lǐ)，否则这些有(yǒu)害成分(fēn)会对催化剂的寿命产生很(hěn)大影响。

　　废气应经过预处理(lǐ)（除尘除油除湿）再通入催化仓。灰尘、积碳及高沸粘性物(wù)附着于催化剂表面，覆盖催化剂活性位点，会导致催化剂催化作用(yòng)，因此，应尽量避免灰尘及高沸粘性物(wù)的引入。

　　较高湿度环境中，水蒸气和油雾漆雾在高温下容易与催化剂发生作用(yòng)，造成催化剂烧结失活，因此应尽量减少水蒸气和油雾漆雾进入催化剂床层。

　　11.催化燃烧系统废气浓度控制的重要性

　　合适的废气浓度可(kě)以保证催化燃烧系统安全**的处理(lǐ)废气，同时有(yǒu)利于延長(cháng)设备和催化剂的使用(yòng)寿命。

　　浓度过低：大量的能(néng)量用(yòng)于加热空气，能(néng)耗高，反应放热不足以维持系统的自热燃烧，这种工况建议对废气进行浓缩。

　　浓度过高：燃爆风险；温升过高，燃烧温度过高（長(cháng)时间高于600度），对设备和催化剂都有(yǒu)伤害，这种工况建议加新(xīn)风稀释废气至爆炸下限以下。

　　12.催化燃烧设备启动和停車(chē)注意事项

　　系统启动前，新(xīn)鲜空气预热催化剂，然后预热废气至250度以上方可(kě)引入催化仓；系统停車(chē)前，先切断废气，继续加热催化剂并通入新(xīn)鲜空气，保温0.5小(xiǎo)时，再切断電(diàn)源。

　　13.催化剂中毒说明

　　某些化學(xué)物(wù)质会使催化剂中毒，例如含磷，硫，铅，汞，砷及卤素等的有(yǒu)机或无机物(wù)对催化剂的破坏作用(yòng)很(hěn)强，将导致催化剂的永久性失活，无法恢复活性。

　　14.催化剂积碳的处理(lǐ)

　　可(kě)将催化剂在新(xīn)鲜空气中，加热至500℃，保持2-4小(xiǎo)时，可(kě)除去或部分(fēn)除去积碳。

　　15.影响催化剂寿命的因素

　　催化剂的使用(yòng)请严格遵照催化剂的使用(yòng)工况说明。影响催化剂寿命的因素有(yǒu)：废气的预处理(lǐ)状况即废气的洁净度，催化仓的温度，卤素和催化剂的毒物(wù)，以及催化燃烧设备的操作规程等。

　　来源：VOCs指南等

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