催化燃烧设备燃烧过程
催化燃烧设备燃烧过程
在化学反应过程中，利用催化剂降低燃烧温度，加速气体氧化的方法，叫做催化燃烧法。
催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。废气先通过热交换器预热到200～400℃，再进入燃烧室，通过催化剂床时，氧和气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上，增加了氧和气体接触碰撞的机会，提高了活性，使气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O，同时产生热量，从而使得气体变成气体。将浓缩的废气引入主要设备，废气经内装加热装置从活性炭层中将物分离后，通过催化剂的作用分解成水和二氧化碳，同时释放能量，由热交换装置置换能量，用于维护设备自燃的能源。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成，如右图所示。其净化原理是：未净化气体在进入燃烧室以前，先经过热交换器被预热后送至燃烧室，在燃烧室内达到所要求的反应温度，氧化反应在催化反应器中进行，净化后烟气经热交换器释放出部分热量，再由烟囱排入大气。
催化燃烧设备假设净化装置处理风量为2000m3/h，装机功率60kw，电加热工作时间约半小时，当催化床温度达到250～300℃时，催化燃烧床开始反应，利用废气反应产生的热空气循环使用，此时电加热停止，不需要外加热，单床脱附，脱附时间为3~4小时，设定时间活性炭吸附箱定时自动切换脱附，内部装填的陶瓷蜂窝体贵金属催化剂使用寿命为10000小时。整个脱附系统采用多点温度控制，脱附效果的稳定。
催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷体作为一载体，γ-Al2O3为载体，以贵金属Pd、Pt等为主要活性组分，贵金属铂和钯,具有、高净化效率、及长使用寿命。
炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料，或用双层夹墙结构，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，具有良好的保温效果，气流和温度均匀分布，催化剂反应器设计成装卸方便的模屉结构，便于清洗和更换催化剂载体。
催化燃烧设备催化剂
催化燃烧对催化剂的基本要求是:既能烧结、保持活性物质具有较大的比表面积及良好的热稳定性，又要具有的活性，可起到催化剂活性组分或助催化剂的作用。这在某种程度上是互相矛盾的，因为研究已经证明氧化物的活性和热稳定性成反比。同时，需有高的机械强度以及对燃料中所含毒素有高的蚀性。
催化燃烧反应的关键是选择合适的催化剂。对催化剂的要求是：
1、。催化剂的活性好坏直接影响催化燃烧的化学转化率。而转化率不仅与催化活性材料自身的活性有关，而且与催化载体的物理形状有着直接关系。所以，在选择适应的催化活性材料的同时，还考虑催化载体的物理形状，催化剂有较高的活性，达到催化燃烧净化的目的。,特别要低温活性好,以便在尽可能低的温度下开始反应。
2、热稳定性好。燃烧反应是放热反应，释放出大量的热可使催化剂的表面达到 500～1000℃的高温，而催化剂容易因熔融而降低活性，所以要求催化剂能。由于废气的温度随时变化，如果催化剂不能适应范围内的温度变化，催化剂的性能就会下降，净化效率就会降低。因此，催化剂具备适应范围内的温度变化。
3、。在催化燃烧过程中，催化剂往往会因高温、振动和气流等因素的作用，使催化剂产生破裂和磨损，破裂和磨损会造成催化剂的活性降低，增加催化剂床层的压降，影响净化效果。
4、寿命长。催化活性材料大都比较昂贵，所以，设计时选用催化剂时应尽量使用寿命较长的催化剂。
催化燃烧设备作催化燃烧用的催化剂可分为:
1金属类:铂、钯、钌等。贵金属催化剂有很高的氧化活性和易回收等优点，虽然存在着资源、价格昂贵和耐中毒性差等缺点，但仍然是世界各国采用的主要催化剂。
2非贵金属类：主要是过渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。单组分的氧化物，如氧化铜(CuO)和氧化镍(NiO)等。单组分氧化物耐热性差，活性低，致使应用受到限制。后改用两种以上的金属氧化物的混合物，如二氧化锰－氧化铜 (3:2)的复合物，三氧化二铁－三氧化二铬复合物，氧化铜－三氧化二铬复合物，钴、锰的尖晶石型复合物，铜、锰、镍、锌的铬酸盐等。复合氧化物虽可某些催化性能，但氧化活性仍不及贵金属。此外，还有金属硫化物如钍、镍、钼、钴的硫化物。这类催化剂一般只适用于含硫的碳氢化合物的催化燃烧,使用温度限于300～400℃，高温时易分解。
催化剂的活性物质一般都涂在载体上，所以它的形状也依载体而异。载体有γ-Al2O3制成的球体、圆柱体和各种异形体，有用表面覆盖活性氧化铝薄膜的多孔陶瓷蜂窝体，也有用耐热合金丝制成的膨体球和金属波纹板等。载体可减少催化剂的用量，起支撑作用。它应具有比表面积大、、机械强度大和流体阻力小等特性。
催化燃烧设备反应程度
不同的碳氢化合物通过催化剂时反应的难易程度也不相同。难度大小一般按下列顺序排列:侧链>直链;炔烃>烯烃>烷烃；Cn>…>C3>C2>C1；脂肪族>脂环族>芳香族。
相同的碳氢化合物通过不同的催化剂时反应的难易程度也有差别。难度大小一般按下列顺序排列：
甲烷：
Pd>Pt>Co3O4>PdO>Cr2O3>Mn2O3>CuO>CeO2>Fe2O3>V2O5>NiO>MoO3>TiO2
乙烯:
Pd>Pt>Co3O4>Cr2O3>Ag2O>Mn2O3>CuO>NiO>V2O5>CdO>Fe2O3>MoO3>WO>TiO>ZnO
丙烷：Pt>Pd>Ag2O>Co3O4>CuO>MnO2>Cr2O3>CdO>V2O5>Fe2O3>NiO>>CeO2>Al2O3>ThO2
异戊二烯:
Pd>Pt>>MnO2>Co3O4>Cr2O3>CeO2>NiO>Fe2O3
处理不同的工业废气应当根据上述排列顺序选择适当的催化剂。
催化燃烧设备催化燃烧应用
催化燃烧适用于含有可燃气体、蒸气等气体的净化，但对于含有大量尘粒、雾滴等气体，容易引起催化床层的堵塞，使催化活性下降，从而降低净化效率。催化燃烧净化方法，几乎适用于所有排放烃类或有臭味化合物的工业生产过程。
石油化工、油漆、电镀、印刷、涂料、轮胎制造等工业的生产过程中都涉及到挥发化合物的使用和排放。的挥发物通常是烃类化合物、含氧化合物、含氯、硫、磷及卤素化合物，这些挥发性物如不经处理直接排入大气会造成严重的环境污染。传统的废气净化处理方法(如吸附法、冷凝法、直接燃烧法等)均存在缺陷,如易造成二次污染等。为了克服传统废气处理方法的缺陷,人们采用催化燃烧方法来对废气进行净化处理。
