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VOCs種類繁多，來源也十分廣泛，成分復雜，常見的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、干洗、噴涂、化工等生產或使用有機溶劑的行業都會產生VOsC排放。

 

即使同一物質，由于風量不同、濃度不同，所需技術路線也不一樣。當前VOCs處理方法有數十種，VOCs的末端處理技術包含兩類，第一類是非破壞性方法，即采用物理方法將VOCs回收；第二類是通過生化反應將VOCs氧化分解為無毒或低毒物質的破壞性方法。具體方法上，前者包括冷凝法、吸附法、吸收法和燃燒法。后者有生物法、膜技術、光催化降解和等離子技術。

 

為了提高熱利用效率，降低設備的運行費用，近年來發展了蓄熱式熱力焚燒技術（RTO）和蓄熱式催化燃燒技術（RCO）。RTO和RCO技術換熱效率高，可以在VOCs較低濃度下使用，近年來得到了廣泛應用。下面就催化燃燒設備進行詳細介紹：

 

催化燃燒裝置（RCO）

 

RCO，是指蓄熱式催化燃燒法，英文名為“Regenerative Catalytic Oxidation Oxidition”。

 

催化燃燒法是在催化劑的作用下，將VOCs在200~400℃的低溫條件下分解為CO2和H2O，是凈化碳氫化合物廢氣，消除惡臭的有效手段之一。RCO技術已成為VOCs控制的主流技術。但關鍵問題在于如何提高催化劑的活性和穩定性，提高催化劑適用性，以及降低催化劑成本。

 

RCO作用原理是：第一步是催化劑對VOC分子的吸附，提高了反應物的濃度，第二步是催化氧化階段降低反應的活化能，提高了反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度下，發生無氧燃燒，分解成CO2和H2O放出大量的熱，與直接燃燒相比，具有起燃溫度低，能耗小的特點，某些情況下達到起燃溫度后無需外界供熱，反應溫度在200-400℃。

 

 

一、催化燃燒催化劑

 

貴金屬催化劑：

 

Pt，Pd，Rh等貴金屬催化劑，是最成熟、工業應用最廣泛的；特點：活性高，選擇性好。

 

過渡金屬氧化物催化劑：

 

非貴金屬及其氧化物Mn、Cu、Cr、Ni、Ce、Zr等及其氧化物或復合氧化物催化劑。主要特點是：成本低、制備簡單、針對一些特殊污染物有較高的活性。目前已有較成熟的Cu-Mn-O催化劑在工業中應用，但是范圍不廣。

 

二、催化劑作用特點

 

催化劑能夠加快化學反應速度，但它本身并不進入化學反應的計量。

 

催化劑對反應具有選擇性，即催化劑對反應類型、反應方向和產物的結構具有選擇性。

 

催化劑只能加速熱力學上可能進行的化學反應，而不能加速熱力學上無法進行的反應。

 

催化劑只能改變化學反應的速度，而不能改變化學平衡的位置。

 

催化劑不改變化學平衡，意味著對正方向有效的催化劑，對反方向的反應也有效。

 

三、貴金屬催化劑組成

 

 

四、催化劑的組成結構及失活

 

 

催化劑失活：

 

1.中毒失活：含硫、磷、砷、鹵素燈化合物、重金屬化合物會與催化劑活性成分反應，導致催化劑永久失活；

 

2.悶死失活：低溫狀態下，大量的有機物進入催化床，造成催化劑“悶死”，導致暫時失活；

 

3.堵塞、結焦失活：灰塵、積炭、高沸黏性物附著于催化劑表面，結焦（催化劑表面上的含碳沉積物），覆蓋催化劑活性位點，導致催化劑作用喪失；

 

4.燒結失活：高溫同時伴隨水蒸氣會引起嚴重的燒結和表面積損失，導致催化劑永久失活。

 

五、VOCs催化燃燒法凈化性能

 

 

六、催化燃燒-應用前提

 

1、廢氣中粉塵、顆粒物比較多時要進行預處理。

 

2、廢氣中不含硅、 砷、重金屬等導致催化劑中毒成分。

 

3、廢氣中鹵素、硫、磷等成分濃度不宜過高。

 

4、廢氣中不含粘性物質。

 

5、廢氣濃度相對穩定。

 

七、催化燃燒-應用范圍

 

 

八、催化燃燒-應用效果

 

安全性能：

 

（1）嚴謹的系統設計，針對多種工況條件均設計相應的應對措施。

 

（2）低溫、無焰燃燒降低明火的各種風險。

 

（3）長期、穩定的轉化效率保障廢氣組分濃度的一致性，能夠保障防爆措施的有效性。

 

高效性能：

 

（1）定制化的催化劑設計，合理的催化劑載體選型，有效的布置結構，充分提升催化劑的理論轉化效率。

 

（2）嚴謹的催化轉化裝置結構設計，合理的氣流分布，適宜的保溫措施，充分保障催化床反應溫度，有效保證轉化效率一致性。

 

經濟性能：

 

 

 

九、VOCs催化燃燒裝置

 

國內外工程化應用的VOCs廢氣催化燃燒工藝主要有：蓄熱式催化燃燒、熱回收式催化燃燒、直燃式催化燃燒、吸附濃縮-催化燃燒四類。

 

 

十、催化燃燒裝置關鍵部件

 

 

著名VOCs有機廢氣處理專家，解放軍防化研究院研究員欒志強介紹說：燃燒技術是較為有效和徹底的VOCs治理技術；催化燃燒技術和高溫焚燒技術是最為普遍的VOCs燃燒治理技術，也是目前VOCs治理較為有效和徹底的治理技術。

 

欒志強認為，無論是熱力焚燒法還是催化燃燒法都需要將廢氣加熱到相應可燃的溫度。如果廢氣中有機物的濃度較高，廢氣燃燒后產生的熱量可以維持有機物分解所需要的反應溫度，采用燃燒法是一種經濟可行的方法。當廢氣中有機物濃度較低時，由于傳統的催化燃燒技術和高溫焚燒技術換熱效率低，需要大量耗能，治理設備運行費用較高。為了提高熱利用效率，降低設備的運行費用，近年來發展了蓄熱式熱力焚燒技術（RTO）和蓄熱式催化燃燒技術（RCO）。RTO和RCO技術換熱效率高，可以在VOCs較低濃度下使用，近年來得到了廣泛應用。

 

催化燃燒RCO技術已成為VOCs控制的主流技術。但關鍵問題在于如何提高催化劑的活性和穩定性，提高催化劑適用性，以及降低催化劑成本。