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噴漆廢氣如何通過催化燃燒進行凈化

發布時間:2019-09-05

近年來,隨著國家工業化的快速發展,大氣環境質量越來越受到人們的重視,以揮發性有機污染物為代表的大氣環境污染也越來越嚴重。有機廢氣具有揮發性、成分復雜、揮發性不同等特點,難以去除。催化燃燒是處理VOCs的熱破壞方法之一。直接燃燒溫度低,凈化效率高,無二次污染,能耗低,是VOCs最有效的處理方法之一。

催化燃燒工藝原理

催化燃燒是一種典型的氣固催化反應。它在催化劑的作用下降低了反應的化學能,使反應在250-350攝氏度的較低著火溫度下無火焰燃燒,氧化固體催化劑表面的有機物,同時產生二氧化碳和氧化氫,并因氧化劑的存在而放出大量的熱。其氧化反應溫度低。所以空氣中的氮被大大抑制。高溫氮氧化物的生成。此外,由于催化燃燒催化劑的選擇性標定,可以限制氮化合物在燃料中的氧化過程,使大部分氮化合物形成分子氮。

催化燃燒工藝設計

本研究以貴金屬鈀為催化劑,陶瓷填料為載體,安裝了一套高能燃燒裝置。主要研究在設計處理風量為2500m/h催化燃燒設計燃燒溫度為250攝氏度。不同催化劑用量對VOCs去除效率的影響。

設計工藝流程如下圖所示:

催化燃燒工藝流程圖.png

有機廢氣通過風扇進入催化燃燒裝置的旋轉四通閥,進口表面通過陶瓷填充層(底層)預熱達到值氧化設定的溫度后,部分污染物被氧化分解,廢氣繼續通過加熱區加熱并維持在設定的溫度下。它重新進入催化層完成催化氧化反應,即反應生成Co、H、O,并釋放出大量的熱量,以達到預期的處理效果。

催化性能影響因素分析

1.不同進氣濃度對催化性能的影響

以非甲烷總經作為研究對象,其進氣濃度在150mg/L。300mg/L范圍內,設定進氣風量為2500m‘/h、空速為1000h-1、催化溫度在250攝氏度,用單因素試驗法,考察非甲烷總烴進氣濃度對催化性能的影響,試驗結果如圖所示。

進氣濃度.png

上圖表明,非甲烷烴的入口濃度對催化性能有一定的影響。非甲烷烴入口濃度小于200mng/L時,去除率不大于90%;入口濃度大于200mg/L時,催化性能趨于穩定,去除率大于96%。其原因可能是當進氣濃度較低時,不加助燃劑,過低濃度的燃燒是不夠的,只有當進氣濃度達到一定值時,在設定的試驗條件下,催化反應就足夠了,當進氣濃度較低時,催化性能變化不大。

2.催化溫度對催化性能的影響

設定進氣風量為200m/h。空速為100進氣濃度為210mg/L,使用單因素試驗法,考察不同催化溫度對僅化性能的影響。具體試驗結果如圖所示。

催化溫度.png

從以上數據可以看出,非甲烷總烴的去除率隨催化溫度的升高而增加。當催化溫度小于20℃時,非甲烷總烴的去除率小于90%。當溫度升高到240℃~350℃時,催化性能最好,對非甲烷總烴的去除率仍在98%左右。因此,在給定的實驗條件下,催化性能的最佳溫度參數為240-350攝氏度。

3.空速對催化性能的影響

空速是催化燃燒過程設計中的一個重要參數。在進口風量為200 m/催化溫度為250℃,進氣濃度為210 mg/L的條件下,研究了空速對催化性能的影響。采用單因素試驗方法將空速設定為10000~50000h-1。

空速.png

上圖表明,空速在10000。-在25000h-1范圍內,非甲烷總烴的去除率略有下降,但當空速超過25000h-1時,對催化性能的影響開始增大;當空速為50000 h-1時,非甲烷總烴的去除率僅為0.5%。41.43%。其主要原因是空速大,催化燃燒器中的有機廢氣在完全接觸前從反應器中除去,催化反應不足,影響了催化性能,導致催化去除率低。

結論

非甲烷烴的入口濃度對催化性能有一定的影響。當入口濃度達到一定值時,催化性能趨于穩定,具有良好的催化效果。

催化燃燒溫度對催化效果有很大影響。非甲烷總烴的去除率隨催化溫度的升高而變化。過低過高的催化溫度不利于催化性能的提高,在一定的溫度范圍內反映出最佳的催化性能。

如果空速過高,部分催化燃燒器中的有機廢氣在與催化劑充分接觸前會被排出反應器,催化反應不足,影響催化性能。

 


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