有機廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的常見污染物,有機廢氣  中常含有烴類化合物、含氧有機化合物、含氮、硫、鹵素及含磷有機化合物等。如對這些廢氣不加處理,直接排人大氣將會對環(huán)境造成嚴重污染,危害人體健康。傳統(tǒng)的有機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、易受有機廢氣濃度和溫度限制等缺點。而新興的催化燃燒技術已由實驗階段走向工程實踐,并逐漸應用于石油化工、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,其實質(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,同時使反應物分子富集于表面提高了反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下,發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O,同時放出大量熱能,其反應過程為:

　　2 催化燃燒的特點

　　2.1 起燃溫度低,節(jié)省能源

　　由表1可見,有機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。在某些情況下,達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廢氣及惡臭氣體。對于有機化工、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)廢氣預熱方式及富集方式,催化燃燒工藝流程分為3種。

　　3.1 預熱式

　　這是催化燃燒的最基本流程形式(見圖1)。有機廢氣溫度在100℃以下,濃度也較低,熱量不能自給,因此在進入反應器前需要在預熱室加熱升溫。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所需的起燃溫度。

　　3.2 自身熱平衡式

　　當有機廢氣排出溫度高于起燃溫度(在300℃左右)且有機物含量較高,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,無需補充熱量,通常只需要在催化燃燒反應器中設置電加熱器供起燃時使用見圖2。

　　3.3 吸附—催化燃燒

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

　　對有機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 ,即有機組分的性質(zhì)及催化劑活性③熱量  回收率等。當回收熱量超過預熱所需熱量時,可實現(xiàn)自身熱平衡運轉(zhuǎn),無需外界補充熱源,這是最經(jīng)濟的。