VOCs 廢氣處理設備用催化燃燒裝置應用分析與研究

VOCs 廢氣處理設備用催化燃燒裝置應用分析與研究

揮發性有機化物（VOCs）是指沸點在50~260℃之間，室溫下飽和蒸汽壓超過 133.3 Pa的易揮發性有機結合化合物，包括苯、甲苯、二甲苯等常規烴類化合物，硫氨有機分子化合物等[1]。有機廢氣處理在工業生產過程中產生的有機廢氣進行吸附、過濾、凈化的處理工作。廢氣處理公司冷凝回收法：把有機廢氣直接導入冷凝器經吸附、吸收、解板、分離，可回收有價值的有機物，該法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用于制藥、化工行業，印刷企業較少采用。廢氣處理設備有機廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。在有機廢氣處理時普遍采用的是有機廢氣活性炭吸附處理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法、等離子法等多種原理。有機工業廢氣容易與環境大氣中的氮氧化物進行反應可以生成 O3 并形成具有光化學煙霧，會對我們人體心理健康發展產生一些有害因素影響，因此 VOCs 廢氣的處理問題受到了世界各國的高度社會重視，發達地區國家經濟近年我國陸續通過頒布了相關的法令以限制 VOCs 的排放。

2017年VOCs的排放量已超過3100 萬 t [2]，其來源主要有固定源與移動源2 種。移動源排放主要集中在汽車、輪船和飛機等以石油產品為燃料的交通工具的排放氣。固定源的種類很多，主要為石油化工工藝過程和儲存設備等的排出物及各種使用有機溶劑的場合，如噴漆、印刷、金屬除油和脫脂、黏合劑、制藥、塑料和橡膠加工等。全國各地對于 VOCs廢氣的排放有著嚴格的控制，陸續公布了A的VOCs 排放標準。常規處理 VOCs 廢氣采用前端回收技術或后端氧化分解2種方式，前者采用物理方法，在一定溫度與壓力下，通過冷凝、吸收劑、吸附劑或具有選擇性的膜對VOCs進行分離；而氧化分解技術則是通過生化法，利用光、熱、催化劑或微生物對VOCs進行氧化分解，并生成CO2與H2O。氧化分解VOCs的方法一般有直接燃燒法、蓄熱式燃燒法、催化燃燒法等。其中，催化燃燒法的原理是通過使加熱至一定溫度的 VOCs廢氣與裝置內的貴金屬催化劑進行接觸并發生催化氧化反應，將有機物氧化生成無害的 CO2與H2O，達到除去VOCs目的的一種設備與工藝。

1 催化燃燒裝置介紹

催化燃燒控制裝置是一種可以通過進行氧化反應催化劑對加熱至一定環境溫度的廢氣催化氧化，使其能夠生成無害的 CO2 與 H2O 的工藝技術設備。與傳統蓄熱燃燒、直燃式熱氧化爐相比，具有熱耗低、處理方法效率高（95%）的特點。常用的催化燃燒裝置需要根據不同氧化作為催化劑的最佳管理工作過程中溫度（250~400 ℃），可實現中國低溫氧化廢氣中的 VOCs，并大大節省時間處理企業廢氣的運行維護成本。

1.1 催化燃燒裝置原理

催化材料燃燒控制裝置的結構及處理工作流程設計如圖 1 所示。含 VOCs 廢氣直接進入系統裝置主要入口，經過濾器過濾后進入一個換熱器室進行熱交換，再進入燃燒器室對廢氣問題進行預加熱（燃燒用氧氣為廢氣中所使用含有的空氣，也可通過旁路風閥補充以及空氣），待加熱至 350 ℃后由送風機將預熱氣體抽至催化劑室進行研究催化發生氧化。由于我國部分企業廢氣中含有硫、硅、磷等元素，會使貴金屬作為催化劑中毒，因此預加熱后的廢氣在中國進入社會催化劑室前需進行數據預處理。

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