催化燃烧的基本原理以及运用

催化燃烧是利用催化剂在较低温度下(200～400℃)下，完成对有机化合物的彻底氧化，因而，耗能少，实际操作简单，安全，净化处理效率高，在有机废气尤其是回收利用价值较小的有机废气净化这方面，例如化工类，喷涂、绝缘层材料、漆包线、涂料生产制造等应用领域比较广泛，已经有许多定形机器设备可供采用。

一、催化原理及设备组成

(1)催化剂是一类能提升化学反应速率，操纵反应方向，在反应前后自身的化学特性不发生改变的物质。

(2催化作用的原理是一个很繁杂的问题，这儿仅做简介。在一个化学反应操作过程中，催化剂的添加并不能更改原有的化学平衡，所更改的仅是化学反应的速度，而在反应前后，催化剂自身的特性并不发生变化。那么，催化剂是如何加速了反应速度呢了既然反应前后催化剂不发生变化，那么催化剂到底参加了反应没有?事实上，催化剂自身参加了反应，正是由于它的参加，使反应更改了原有的途径，使反应的活化能降低，从而加速了反应速度。

(3)催化燃烧的技术组成各种不同的排放场合和各种不同的废气，有各种不同的工艺流程。但无论采用哪种工艺流程，都由以下技术单元组成。

①废气预处理为了防止催化剂床层的堵塞和催化剂中毒，废气在进到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。

②预热设备包括废气预热设备和催化剂燃烧器预热设备。因为催化剂都会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可以进行催化燃烧，因而，必须设定预热设备。但对于排放的废气自身温度就较高的场合，如漆包线、绝缘层材料、烤漆等烘干排气，温度可达300℃以上，则不必设定预热设备。

预热设备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气或电加热，目前采用电加热较多。当催化反应开始后，可尽量以回收利用的反应热来预热废气。在反应热较大的场合，还应设定废热回收设备，以节约能源。

预热废气的热源温度通常都超过催化剂的活性温度。为保护催化剂，加热装置应与催化燃烧设备保持一定距离，这样还能使废气温度分布均匀。

从必须预热这一点考虑，催化燃烧法Z适用连续排气的净化处理，若间歇排气，不仅每一次预热必须耗能，反应热也无法回收利用，会造成很大的能源浪费，在设计和选择时应注意这一点。

③催化燃烧装置通常采用固定床催化反应器。反应器的设计按规范进行，应易于操作，维修方便，便于装卸催化剂。

在进行催化燃烧的工艺设计时，要结合具体情况，针对处理气量较大的场合，设计成份建式流程，即预热器、反应器独立装设，其间用管道连接。针对处理气量小的场合，可选用催化焚烧炉，把预热与反应组合在一起，但是要注意预热段与反应段间的距离。

在有机物废气的催化燃烧中，所需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。因此，一方面必须控制有机物与空气的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃烧系统应设监测报警装置和有防爆措施。