有機(jī)廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的常見污染物,有機(jī)廢氣  中常含有烴類化合物、含氧有機(jī)化合物、含氮、硫、鹵素及含磷有機(jī)化合物等。如對這些廢氣不加處理,直接排人大氣將會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,危害人體健康。傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣凈化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃燒法等,這些方法常有易產(chǎn)生二次污染、能耗大、易受有機(jī)廢氣濃度和溫度限制等缺點(diǎn)。而新興的催化燃燒技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)階段走向工程實(shí)踐,并逐漸應(yīng)用于石油化工、農(nóng)藥、印刷、徐料、電線加工等行業(yè)。

　　1 催化燃燒的基本原理

　　催化燃燒是典型的氣—固相催化反應(yīng),其實(shí)質(zhì)是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低活化能,同時(shí)使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下,發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O,同時(shí)放出大量熱能,其反應(yīng)過程為:

　　2 催化燃燒的特點(diǎn)

　　2.1 起燃溫度低,節(jié)省能源

　　由表1可見,有機(jī)廢氣催化燃燒與直接燃燒相比,具有起燃溫度低,能耗小的顯著特點(diǎn)。在某些情況下,達(dá)到起燃溫度后便無需外界供熱。

　　2.2 適用范圍廣

　　催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、又沒有  回收價(jià)值的廢氣,采用吸附一催化燃燒法的處理效果更好。

　　2.3 處理效率高,無二次污染

　　用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上,最終產(chǎn)物為無害的CO2和H2O,因此無二次污染問題。此外,由于溫度低,能大量減少NOx的生成。

　　3 催化燃燒工藝流程

　　根據(jù)廢氣預(yù)熱方式及富集方式,催化燃燒工藝流程分為3種。

　　3.1 預(yù)熱式

　　這是催化燃燒的最基本流程形式(見圖1)。有機(jī)廢氣溫度在100℃以下,濃度也較低,熱量不能自給,因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。燃燒凈化后氣體在熱交換器內(nèi)與未處理廢氣進(jìn)行熱交換,以回收部分熱量。該工藝通常采用煤氣或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。

　　3.2 自身熱平衡式

　　當(dāng)有機(jī)廢氣排出溫度高于起燃溫度(在300℃左右)且有機(jī)物含量較高,熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量,在正常操作下能夠維持熱平衡,無需補(bǔ)充熱量,通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時(shí)使用見圖2。

　　3.3 吸附—催化燃燒

　　當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低、采用催化燃燒需耗大量燃料時(shí),可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮  ,然后通過熱空氣吹掃,使有機(jī)廢氣脫附成為濃縮了的高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上),再進(jìn)行催化燃燒 。此時(shí),不需要補(bǔ)充熱源,就可維持正常運(yùn)行，見圖3。

　　對有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的選擇要取決于：①燃燒過程的放熱量 ,即廢氣中可燃物的種類和濃度 ②起燃溫度 ,即有機(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性③熱量  回收率等。當(dāng)回收熱量超過預(yù)熱所需熱量時(shí),可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn),無需外界補(bǔ)充熱源,這是最經(jīng)濟(jì)的。