催化燃燒技術(shù)在VOCs有機(jī)廢氣處理中的研究

非貴金屬氧化物包含鈣鈦礦型化合物、六鋁酸鹽等。

鈣鈦礦型金屬氧化物催化劑，鑒于其耐熱性好，適用于較高濃度甲烷燃燒系統(tǒng)，耐熱穩(wěn)定性型高，因而獲得更普遍的運(yùn)用。盡管其穩(wěn)定性比貴金屬催化劑逐步提高，但仍存有著比表面積較低及其耐高溫易于燒結(jié)等問題，依據(jù)引入具備熱穩(wěn)定功能的結(jié)構(gòu)助劑或?qū)⑩}鈦礦型金屬氧化物催化劑擔(dān)載在適度的高比表面積載體上，可擴(kuò)大催化劑的分散度，增強(qiáng)耐熱穩(wěn)定性。

六鋁酸鹽系列催化劑具備比較好的耐熱穩(wěn)定性能及其較高的拉伸強(qiáng)度。從這一些層面看，它被認(rèn)為是耐高溫催化燃燒運(yùn)用發(fā)展前景的催化劑之一。

整體式催化燃燒工藝

整體式催化劑是由載體、涂層及其催化活性成分組成的很多狹小的平行面通道整齊排列的新型催化劑。整體式催化劑集反應(yīng)器和催化劑于一身，相較傳統(tǒng)式顆粒狀催化劑及固定床反應(yīng)器，具備催化劑床層阻力小、床層壓下降、放大效應(yīng)小和傳質(zhì)效率高等特點(diǎn)，現(xiàn)階段較常見的是蜂窩陶瓷和金屬合金等整體式載體。

金屬基體一般 由卷起的波浪形金屬薄片組成，材質(zhì)一般 為鐵鉻鋁合金或鋁鉻鈷合金等。與陶瓷基體相較，金屬基體具備拉伸強(qiáng)度高、起燃速度快、耐熱沖擊等特點(diǎn)，但熱膨脹系數(shù)過大，難與載體或催化劑涂層搭配，金屬基整體式催化劑基體的結(jié)構(gòu)類型有蜂窩狀，絲網(wǎng)狀和泡沫狀等。

流化床催化燃燒反應(yīng)工藝

低濃度甲烷普遍存有于礦井煤層氣和某些有機(jī)廢氣中，甲烷濃度常被稀釋至5% 以下，鑒于甲烷含量低，流量和濃度常隨操作條件而轉(zhuǎn)變，采用固定床式的催化燃燒會導(dǎo)致部分溫度過高，以至于會導(dǎo)致熱應(yīng)力過大等現(xiàn)象; 而流化床焚燒設(shè)備具備熱容量大、接觸面積廣、換熱效率高等特點(diǎn)，在焚燒低濃度甲烷層面顯示出了優(yōu)勢。

流化床催化燃燒反應(yīng)工藝

探討說明: 伴隨著溫度的增高，床層膨脹高度增加; 流化風(fēng)速擴(kuò)大，床層的空隙率增加，床層膨脹高度增加; 溫度對氣泡的生長影響不明顯; 流化風(fēng)速增加時(shí)，進(jìn)到氣泡相的氣體量增加，氣泡直徑擴(kuò)大; 流化床床層表面的壓力起伏頻率大于床層內(nèi); 甲烷通入時(shí)，床層內(nèi)部平均壓力下降，壓力起伏頻率減小，但床層表面壓力起伏頻率增加。

走向轉(zhuǎn)換催化燃燒與吸-放熱耦合反應(yīng)工藝

鑒于甲烷催化燃燒是強(qiáng)放熱反應(yīng)，將甲烷催化燃燒的放熱與某些吸熱反應(yīng)耦合，開發(fā)出吸-放熱耦合反應(yīng)。在其中，固定床催化反應(yīng)器中的走向轉(zhuǎn)換強(qiáng)制周期實(shí)際操作作為一種操作過程強(qiáng)化技術(shù)，遭受愈來愈多的關(guān)注。

走向轉(zhuǎn)換強(qiáng)制周期實(shí)際操作的基本原理是依據(jù)反應(yīng)裝置中實(shí)際操作閥門的時(shí)間及順序，從而達(dá)到控制催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)氣體走向的周期性改變。與傳統(tǒng)式固定床催化反應(yīng)器相較，走向轉(zhuǎn)換催化燃燒反應(yīng)器具備改良反應(yīng)的時(shí)均性能、改良系統(tǒng)穩(wěn)定性及下降參數(shù)靈敏度等特點(diǎn)，是去除VOCs 有機(jī)廢氣處理的發(fā)展前景的新技術(shù)之一。