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催化燃烧废气处理设备

产品时间:2020-09-29

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简要描述:

催化燃烧废气处理设备
催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。但是,由于使用的催化剂的中毒、催化床层的更换和清洁费用高等问题,影响了这种方法在工业生产过程中的推广

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催化燃烧废气处理设备

催化燃烧设备介绍: 简称RCO,俗称催化燃烧设备,用于处理中低浓度的有机废气(VOCs)。它的工作原理是在设定安全温度下将废气氧化成对应的氧化物和水,从而净化废气,并回收废气分解时所释放出来的热量,用于脱附使用,降低投资成本,废气分解效率达到99%以上。RCO主体结构由吸附、脱附,催化,三个工艺完成废气处理工作,使活性炭循环使用。

催化燃烧设备工作原理: 工作原理及流程:催化净化是典型的气固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化净化过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,从而达到去除废气中的有害物的方法。

催化燃烧设备特点: 有机废气通过活性炭吸附,可将大风量低浓度的有机废气浓缩为小风量高浓度的废气,再进入RCO装置处理,可以节约运行成本。废气进行有效收集后,先进行预处理,再进入活性炭吸附装置,气体在活性炭床层保持一定的停留时间,气体中的VOCs被吸附在活性炭表面,洁净气体从活性炭床层排出后可以直接通过引风机排空,经过RCO处理后的洁净气体通过热交换到一定温度后作为脱附风,通过活性碳床进行脱附,从活性炭吸附装置脱附出来的浓缩有机物进入RCO装置后通过贵金属催化剂燃烧分解,分解温度在200-250℃,有机废气被分解成二氧化碳和水,以此循环,待废气脱附分解完成后排入烟筒后达标排放。 催化燃烧设备应用范围: 目前按相关部门环评要求,油漆喷涂废气、邢台橡胶行业废气、保定卫包印刷行业废气、河南铸造浇铸废气、纸箱水性印刷废气等行业废气指定催化燃烧设备工艺处理。

催化燃烧废气处理设备

催化燃烧技术(RCO)是什么?

一、催化燃烧是借助催化剂在低温下(200~400℃)下,实现对有机物的完全氧化,因此,能耗少,操作简便,安全,净化效率高,在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面, 比如化工,喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业应用较广。

蓄热式催化燃烧法,简称RCO,又叫催化燃烧,吸附+脱附+催化燃烧一体化设备。 一、催化燃烧法几乎适用于所有排放烃类苯类等等臭味化合物的工业生产过程,如:涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料、化工行业、有机化学品合成、合成制药、合成树脂、汽车、摩托车、“三苯”废气、自行车行业、机械、船舶、家电、家具、建材等行业等生产工艺过程中的废气处理,催化燃烧适用不同浓度、不同风量废气处理。

二、蓄热式催化燃烧(RCO)系统组成:RCO催化分解装置由预处理装置、预热装置、催化燃烧装置、防爆装置组成。

废气预处理:为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行预处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。

预热装置:预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置,因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说称催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,因此,必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。

催化燃烧装置:一般采用固定床催化反应器,反应器的设计按规范进行,应便于操作,维修就方便,便于装卸催化剂。

防爆装置:为膜片泄压防爆,安装在主机的顶部,当设备运行发生意外事故时,可及时裂开泄压,防止意外发生。

三、RCO蓄热式催化燃烧法作用原理是:

催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300-500℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。

催化剂首先对VOC分子的吸附,提高了反应物的浓度其次催化氧化阶段降低反应的活化能,提高了反应速率,借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下,发生无氧燃烧,分解成CO2和H20,释放出大量热量,能耗较小,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在250-400℃。

在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。

由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300-450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H20,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。

催化燃烧装置主要是由热交换器、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,其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过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。

催化燃烧的工艺组成:

不同的排放场合和不同的废气,有不同的工艺流程。但不论采取哪种工艺流程,都由如下工艺单元组成。

废气预处理

为了避免催化剂的堵塞和催化剂中毒,废气在进入床层之前必须进行处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。

预热装置

预热装置包括预热装置和催化剂燃烧器预热装置。因为催化剂都有一个催化活性温度,对催化燃烧来说催化剂起燃温度,必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧,因此,必须设置预热装置。但对于排出的废气本身温度就较高的场合,如漆包线、绝缘材料、烤漆烘干排气,温度可达300℃以上,则不必设置预热装置。预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。预热器的热源可采用烟道或电加热,目前采用电加热较多。当催化反应开始后,可尽量以回收的反应热来预热废气。在反应热较大的场合,还应设置废热回收装置,以节约能源。

催化燃烧装置

一般采用固定床催化反应器。反应器的设计按规范进行,应便于操作,维修方便,便于装卸催化剂。

在进行催化燃烧的工艺设计时,应根据具体情况,对于处理气量较大的场合,设计成分建立流程,即预热器、反应器独立装设,其间用管道连接,对于处理气量小的场合,可采用催化焚烧炉把预热与反应组合在一起,但要注意预热段反应段间的距离。

在有机废气的催化燃烧中,所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆炸,安全问题十分重要。因而,一方面必须控制有机物与空气混合比,使只在爆炸下限,另一方面,催化燃烧系统应设监测报警装置和在防爆措施。

催化燃烧的实质及其优势

催化燃烧是典型的气-固相催化反应,它借助催化剂降低了反应的活化能,使其在较低的起燃温度200-300℃下进行无焰燃烧,有机物质氧化发生在固体催化剂表面,同时产生CO2和H20,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大的抑制了空气中的N2形成高温NOx,而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程,使其多数形成分子氮(N2)。

与传统的火焰相比,催化燃烧有着很大的优势:

起燃温度低、能耗少,燃烧易达稳定,甚至到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。

净化效率高,污染物(如NOx及不完全燃烧产物等)的排放水平较低。

适应氧浓度范围大,噪音小,无二次污染,且燃烧缓和,运转费用低,操作管理也很方便。

催化燃烧技术作为最VOCs处理工艺之一,因为其净化率高,燃烧温度低(一般低于350℃),燃烧没有明火,不会有NOx等二次污染物的生成,安全节能环保等特点,近些年市场应用有了长足的发展。作为催化燃烧系统的关键技术环节,催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要,醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室自2008年经国家发改委批准设立以来,围绕醇醚酯化工清洁生产技术,以绿色催化剂和清洁制备工艺为研发重点,开展相关工作,为持续优化催化剂及催化燃烧系统提供技术支持。

1、催化燃烧的反应原理

2、什么是低温催化剂

低温催化剂性能指标: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与影响

通常VOCs的自燃烧温度较高,通过催化剂的活化,可降低VOCs燃烧的活化能,从而降低起燃温度,减少能耗,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,就是常说的NOx,这也是要严格控制的污染物。催化燃烧是没有明火的燃烧,一般低于350℃,不会有NOx生成,因此更为安全和环保。

4、什么是空速?影响空速的因素有哪些

在VOCs催化燃烧系统中,反应空速通常指体积空速(GHSV),体现出催化剂的处理能力:

反应空速是指规定的条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量,单位为m3/(m3催化剂•h),可简化为h-1。例如产品标注空速30000h-1:代表每立方催化剂每小时能处理30000m3废气。

空速体现出催化剂的VOCs处理能力,因此和催化剂的性能息息相关。

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与贵金属的含量、颗粒大小和分散度相关。理想状态下,贵金属高度分散,此时的贵金属以极小的颗粒(几个纳米)存在于载体上,贵金属得的利用,此时催化剂的处理能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,金属颗粒容易聚集长大成为较大的颗粒,贵金属与VOCs的接触面反倒下降,大部分贵金属被包在内部,此时增加贵金属含量反而不利于催化剂活性的提高。

6、气体燃烧后,气体体积膨胀对空速的影响

稳定运行状态下,气体体积膨胀对空速影响不大,因为一般而言VOCs含量不高,仅仅这部分气体的膨胀,体积流量的增加很少。

7、纳米级催化剂的优势是什么

纳米催化剂是指催化剂的有效成分(比如贵金属)以纳米的尺度分散在载体上,催化剂的有效成分尽可能多地暴露在气体中,使两者的接触机会大大增加,这样的催化剂一般性能更为优越。

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率会较低,影响整体催化剂床层的催化效果。孔道与气体流向一致,保持一定孔道长度,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钢骨架折边或采用耐高温材料密封防止废气漏通。

10、废气预处理可延长催化剂和催化燃烧设备的寿命,原因分析

废气可能含有一些对催化剂有害成分,如果已知有这样的化学物质存在,则要对废气做预处理,否则这些有害成分会对催化剂的寿命产生很大影响。

废气应经过预处理(除尘除油除湿)再通入催化仓。

灰尘、积碳及高沸粘性物附着于催化剂表面,覆盖催化剂活性位点,会导致催化剂催化作用,因此,应尽量避免灰尘及高沸粘性物的引入。

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,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

合适的废气浓度可以保证催化燃烧系统安全高效的处理废气,同时有利于延长设备和催化剂的使用寿命。

浓度过低:大量的能量用于加热空气,能耗高,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(长时间高于600度),对设备和催化剂都有伤害,这种工况建议加新风稀释废气至爆炸下限以下

12、催化燃烧设备启动和停车注意事项

系统启动前,新鲜空气预热催化剂,然后预热废气至250度以上方可引入催化仓;系统停车前,先切断废气,继续加热催化剂并通入新鲜空气,保温0.5小时,再切断电源。

13、催化剂中毒说明

某些化学物质会使催化剂中毒,例如含磷,硫,铅,汞,砷及卤素等的有机或无机物对催化剂的破坏作用很强,将导致催化剂的性失活,无法恢复活性。

14、催化剂积碳的处理

可将催化剂在新鲜空气中,加热至500℃,保持2-4小时,可除去或部分除去积碳。

15、影响催化剂寿命的因素?

催化剂的使用请严格遵照催化剂的使用工况说明。

影响催化剂寿命的因素有:废气的预处理状况即废气的洁净度,催化仓的温度,卤素和催化剂的毒物,以及催化燃烧设备的操作规程等。

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