探索催化燃烧法之中的奥秘

导读：催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O.由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化含烃类化合物废气的有效手段之一。又由于很大一部分有机化合物具有不同程度的恶臭，因此催化燃烧法也是消除恶…

催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O.由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化含烃类化合物废气的有效手段之一。又由于很大一部分有机化合物具有不同程度的恶臭，因此催化燃烧法也是消除恶臭气体的有效手段之一。

目前催化燃烧法已应用于金属印刷、绝缘材料、漆包线、炼焦、涂料、化工等多种行业中净化有机废气。特别是在漆包线、绝缘材料、印刷等生产过程中排出的烘干废气，因废气温度较高、，有机物浓度较高，对燃烧反应及热量回收有利，具有较好的经济效益，因此应用最为广泛。

同其他燃烧法相同，催化燃烧的最终产物为CO2和H2O，无法回收废气中原有的有机组分，因此操作过程中的能耗大小以及热量回收的程度将决定催化燃烧法的应用价值。

一、催化燃烧法的特点

与其他种类的燃烧法相比，催化燃烧法具有如下特点：

①催化燃烧为无火焰燃烧，所以安全性好;

②燃烧温度要求低，大部分烃类和CO2在300~450℃之间即可完成反应，由于反应温度低，故辅助燃料消耗少;

③对可燃组分浓度和热值限制较小;

④为使催化剂延长使用寿命，不允许废气中含有尘粒和雾滴。

二、催化燃烧催化剂

用于催化燃烧的催化剂以贵金属Pt、Pd催化剂使用最多，因为这些催化剂活性好，寿命长，使用稳定。我国由于贵金属资源稀少，因此注意了从事非贵金属催化剂的研究，目前研究较多的为稀土催化剂，并已取得一定成效。国内已研制使用的催化剂有下列几类。

以Al2O3为载体的催化剂。此载体可作成蜂窝状或粒状等，然后将活性组分负载其上，现已使用的有蜂窝陶瓷钯催化剂、蜂窝陶瓷铂催化剂、蜂窝陶瓷非贵金属催化剂、yAl2O3粒状铂催化剂、yA2O3稀土催化剂等

以金属作为载体的催化剂。可用镍铬合金、镍铬镍铝合金、不锈钢等金属作为载体，已经应用的有镍铬丝蓬体球钯催化剂、铂钯/镍60铬15带状催化剂、不锈钢丝网钯催化剂以及金属蜂窝体的催化剂等。

三、催化燃烧法工艺流程

针对排放废气的不同情况，可以采用不同形式的催化燃烧工艺，但不论采用何种工艺形式，其流程的组成具有如下共同的特点。

)进入催化燃烧装置的气体首先要经过预处理，除去粉尘、液滴及有害组分，避免催化床层的堵塞和催化剂的中毒。

(2)进入催化床层的气体温度必须要达到所用催化剂的起燃温度，催化反应才能进行，因此对于低于起燃温度的进气，必须进行预热，使其达到起燃温度。特别是开车时，对冷进气必须进行预热，因此催化燃烧法最适于连续排气的净化，经开车时对进气预热后，即可利用燃烧尾气的热量预热进口气体。若废气为间歇排放，每次开车均需对进口冷气体进行预热，预热器的频繁启动，使能耗大大增加。气体的预热方式可以采用电加热也可以采用烟道气加热，目前应用较多的为电加热。

(3)催化燃烧反应放出大量的反应热，因此燃烧尾气温度很高，对这部分热量必须回收。一般是首先通过换热器将高温尾气与进口低温气体进行热量交换以减少预热能耗，剩余热量可采用其他方式进行回收。在生产装置排出的有机废气温度较高的场合，如漆包线、绝缘材料等的烘干废气，温度可达300℃以上，可以不设置预热器和换热器，但燃烧尾气的热量仍应回收。

催化燃烧工艺流程有分建式与组合式两种。

在分建式流程中，预热器、换热器、反应器均作为独立设备分别设立，其间用相应的管路连接，一般应用于处理气量较大的场合。

组合式流程将预热、换热及反应等部分组合安装在同一设备中，即所谓催化燃烧炉，流程紧凑、占地小，一般用于处理气量较小的场合。我国有这类装置的定型产品，可根据处理气量的大小进行选择。

(4)进行催化燃烧的设备为催化燃烧炉，主要包括预热与燃烧两部分。在预热部分，除设置加热装置外，还应保持一定长度的预热区，以使气体温度分布均匀并在使用燃料燃烧加热进口废气时，保证火焰不与催化剂接触。为防止热量损失，对预热段应予以良好保温。在催化反应部分，为方便催化剂的装卸，常设计成筐状或抽屉状的组装件。