有机废气催化燃烧技术进展(二)

时间：2008-04-17 10:57:54 点击次数：97

5 催化燃烧过程的热平衡[17]

催化燃烧是放热反应，放热量的大小取决于有机物的种类及其含量。依靠废气燃烧的反应热，维持催化燃烧过程持续进行是最经济的操作方法，而能否以自热维持体系的正常反应，则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度。

以净化含甲苯的废气为例，设3种废气中分别含有甲苯2000、1000、500 mg/m3，催化剂的相应起燃温度分别为200、250、300℃，废气的初始温度分别为30、150℃，热交换器的效率与需补充能量的关系如表2所示（表中t1、t2、t3、t4、t5分别表示废气初始温度、经热交换器预热后的温度、进催化床的温度，出催化床的温度及净化气经热交换器换热后放空的温度）。从表2可见，热交换器的效率越高，催化剂的起燃温度越低，废气的初始温度越高，实现自热运转可能性越大。而5000mg/m3左右的有机物残留量在工业有机废气中是常见的，只要热交换器的换热效率达到50%～60%，就可利用热交换器回收燃烧反应热来维持催化燃烧体系的进行。

表2 废气条件、催化剂活性及热交换器效率之间的关系

6 催化燃烧的应用

6.1 溶剂类污染物的净化处理

这类污染物量大面广，主要是三苯（苯、甲苯和二甲苯）、酮类、醇类及其它一些含氧衍生物等。詹建锋[18]采用吸附—催化燃烧法治理彩印厂三苯废气，治理前废气浓度为1320mg/m3，治理后浓度小于50mg/m3，达到福建省地方标准DB35/156-93要求。刘忠生等[19]对主要含烃类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进行处理，采用蜂窝状Pt、Pd、Ce多组分TC79-2H催化剂，对进口总烃体积分数1000～6000μL/L进行催化燃烧，可以使总烃去除率达到97％以上，净化排气总烃体积分数小于100μL/L，无恶臭气味。

6.2 含氮有机污染物的净化

含氮有机污染物（如RNH2、RCONH2等），大都具有毒性和臭味，必须进行处理。火箭推进剂偏二甲阱[(CH3)2NNH2]是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气（含偏二甲阱1％，压力为0.25MPa，气量为500 m3/h），当催化燃烧温度高于300℃，偏二甲肼废气去除率达99％以上，获得很好的处理效果[20]。

6.3 对含硫有机污染物的净化

制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出来CH3SH、CH3CH2SH、CS2等有机硫污染物，对这类污染物的催化氧化，其中的S原子一般氧化成SO2或SO3，在催化剂表面上易产生强吸附，造成催化剂中毒失活。新开发的RS-1型催化剂能使反应过程生成的SO2和SO3几乎100%地释放出来，使连续运行时的活性保持稳定[21]。

7 结语

催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催化反应和自动检测控制等领域，在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为：（1）提高催化剂性能。研制具有抗毒能力、大空速、比表面积大及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用。（2）催化燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展。

随着《大气污染物综合排放标准》（GB-16297-1996）的实施，有机废气污染控制政策由浓度控制转向浓度和总量控制，此类污染迫切需要治理。催化燃烧技术将广泛用于有机废气的处理。

8参考文献

1 Eric M, Cordi J L, Falconer. Oxidation of volatile organic compounds on a Ag/Al2O3 catalyst. Applied Catalyst A:General, 1997, 151:179～191.

2 Marco B, Elisabetta F, Fabio M,et al. Catalytic combustion of C3 hydrocarbons and oxygenates over Mn3O4. Applied Catalyst B:Enviromental. 1998, 16:43～51.

3 Eric M C, Peter J O, John L F. Transient oxidation of volatile organic compounds on a CuO/Al2O3 catalyst. Applied Catalyst B:Enviromental. 1997, 14:23～36.

4 刘忠生，陈玉香，林大泉，等. 催化燃烧处理有机废气及催化剂中毒的防止.化工环保，2000, 20(3):27～30.

5 袁贤鑫. 催化燃烧.工业催化，1992:42～48.

6 苏建华. 工业有机废气催化燃烧技术发展概况.环境工程，1990, 8(4):52～56.

7 夏治强. 催化燃烧治理有机废气.城市环境与城市生态，1993, 6(1):34～38.