二、催化劑及燃燒動(dòng)力學(xué)
2.1催化劑的主要性能指標(biāo)
在空速較高，溫度較低的條件下，有機(jī)廢氣的燃燒反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，表明該催化劑的活性較高。催化劑的活性分誘導(dǎo)活化、穩(wěn)定、衰老失活3個(gè)階段，有一定的使用限期，工業(yè)上實(shí)用催化劑的壽命一般在2年以上。使用期的長(zhǎng)短與活性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān)，而穩(wěn)定性取決于耐熱、抗毒的能力。對(duì)催化燃燒所用催化劑則要求具有較高的耐熱和抗毒的性能。有機(jī)廢氣的催化燃燒一般不會(huì)在很嚴(yán)格的操作條件下進(jìn)行，這是由于廢氣的濃度、流量、成分等往往不穩(wěn)定,因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應(yīng)性。催化燃燒工藝的操作空速較大，氣流對(duì)催化劑的沖擊力較強(qiáng)，同時(shí)由于床層溫度會(huì)升降，造成熱脹冷縮，易使催化劑載體破裂，因而催化劑要具有較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的抗熱脹冷縮性能。
2.2催化劑種類
目前催化劑的種類已相當(dāng)多，按活性成分大體可分3類。
2.2.1貴金屬催化劑
鉑、鈀、釕等貴金屬對(duì)烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣，易于回收，因而廢氣燃燒催化劑。如我國(guó)采用的Pt-Al2O3催化劑就屬于此類催化劑。但由于其資源稀少，價(jià)格昂貴，耐中毒性差，人們一直努力尋找替代品或盡量減少其用量。
2.2.2過(guò)渡金屬氫化物催化劑
作為取代貴金屬催化劑，采用氧化性較強(qiáng)的過(guò)渡金屬氧化物，對(duì)甲烷等烴類和一氧化碳亦具有較高的活性，同時(shí)降低了催化劑的成本，常見(jiàn)的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。大連理工大學(xué)研制的含MnO2催化劑，在130°C及空速130001-1的條件下能消除甲醇蒸氣，對(duì)乙醛、丙酮、苯蒸氣的清除也很有效果。
2.2.3復(fù)氧化物催化劑
一般認(rèn)為，復(fù)氧化物之間由于存在結(jié)構(gòu)或電子調(diào)變等相互作用，活性比相應(yīng)的單一氧化物要高。主要有以下兩大類:
(1)鈣鈦礦型復(fù)氧化物
稀土與過(guò)渡金屬氧化物在一定條件下可以形成具有天然鈣鈦礦型的復(fù)合氧化物，通式為ABO3，其活性明顯優(yōu)于相應(yīng)的單一氧化物。結(jié)構(gòu)中一般A為四面體型結(jié)構(gòu)，B為八面體形結(jié)構(gòu)，這樣A和B形成交替立體結(jié)構(gòu)，易于取代而產(chǎn)生品格缺陷，即催化活性中心位，表面晶格氧提供高活性的氧化中心，從而實(shí)現(xiàn)深度氧化反應(yīng)。常見(jiàn)的有幾類如: BaCuO2、LaMnO3等。
(2)尖晶石型復(fù)氧化物
作為復(fù)氧化物重要的一種結(jié)構(gòu)類型，以AB2X4表示.尖晶石亦具有優(yōu)良的深度氧化催化活性，如對(duì)CO的催化燃燒起燃點(diǎn)落在低溫區(qū)(約80"C)，對(duì)烴類.亦在低溫區(qū)可實(shí)現(xiàn)*氧化其中研究活躍的CuMn2O4尖晶石，對(duì)芳烴的活性尤為出色，如使甲苯*燃燒只需260°C， 實(shí)現(xiàn)低溫催化燃燒，具有特別實(shí)際意義。
3.3 催化劑負(fù)載方式
催化劑活性組分可通過(guò)下列方式沉積在載體上: (1) 電沉積在纏繞或壓制的金屬載體上; (2)沉積在顆粒狀陶瓷材料上; (3)沉積在蜂窩結(jié)構(gòu)的陶瓷材料上。金屬載體催化劑一般是將金屬制成絲網(wǎng)或帶狀，然后將活性組分沉積在其上。金屬載體催化劑的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是比表面積較小。陶瓷載體結(jié)構(gòu)有顆粒狀及蜂窩狀兩大類，陶瓷材料通常為硅-鋁氧化物。顆粒狀載體的優(yōu)點(diǎn)是比表面積大，缺點(diǎn)是壓降大以及因載體間相互摩擦，造成活性組分磨耗損失。蜂窩載體是比較理想的載體型式，具有很高的比表面，壓力降較片粒柱狀低，機(jī)械強(qiáng)度大，耐磨、耐熱沖擊。
三、有機(jī)廢氣催化燃燒技術(shù)進(jìn)展.
有機(jī)廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的常見(jiàn)污染物，有機(jī)廢氣中常含有烴類化合物(芳烴、烷烴、烯烴)、含氧有機(jī)化合物(醇、酮、有機(jī)酸等)、含氮、硫、鹵素及含磷有機(jī)化合物等。如對(duì)這些廢氣不加處理，直接排入大氣將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危害人體健康。傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣凈化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃燒法等，這些方法常有易產(chǎn)生二次污染、能耗大、易受有機(jī)廢氣濃度和溫度限制等缺點(diǎn)。而新興的催化燃燒技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)階段走向工程實(shí)踐，并逐漸應(yīng)用于石油化工、印刷、涂料、電線加工等行業(yè)。
3.1.2適用范圍廣
催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體，即它適用于濃度范圍廣、成分復(fù)雜的各種有機(jī)廢氣處理。對(duì)于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分，又沒(méi)有回收價(jià)值的廢氣，采用吸附催化燃燒法的處理效果更好。
3.1.3處理效率高，無(wú)二次污染
用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上,產(chǎn)物為無(wú)害的CO2和H2O (雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)物)，因此無(wú)二次污染問(wèn)題。此外，由于溫度低，能大量減少NOX的生成。
3.2催化燃燒的經(jīng)濟(jì)性
影響催化燃燒法經(jīng)濟(jì)效益的主要因素有:催化劑性能和成本;廢氣處理中的有機(jī)物濃度;熱量回收效率;經(jīng)營(yíng)管理和操作水平。催化燃燒雖然不能回收有用的產(chǎn)品，但可以回收利用催化燃燒的反應(yīng)熱，節(jié)省能源，降低處理成本，在經(jīng)濟(jì)上是合理可行的。
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