催化燃燒的催化原理及裝置組成

催化燃燒的催化原理及裝置組成

(1)催化劑定義  催化劑是一種能提高化學反應速率，控制反應方向，在反應前后本身的化學性質不發(fā)生改變的物質。
   (2)催化作用機理  催化作用的機理是一個很復雜的問題，這里僅做簡介。在一個化學反應過程中，催化劑的加入并不能改變原有的化學平衡，所改變的僅是化學反應的速度，而在反應前后，催化劑本身的性質并不發(fā)生變化。那么，催化劑是怎樣加速了反應速度呢了既然反應前后催化劑不發(fā)生變化，那么催化劑到底參加了反應沒有?實際上，催化劑本身參加了反應，正是由于它的參加，使反應改變了原有的途徑，使反應的活化能降低，從而加速了反應速度。例如反應A+B→C是通過中間活性結合物(AB)過渡而成的，即：
A+B→[AB]→C
   其反應速度較慢。當加入催化劑K后，反應從一條很容易進行的途徑實現(xiàn)：
A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K
   中間不再需要[AB]向C的過渡，從而加快了反應速度，而催化劑并未改變性質。
   (3)催化燃燒的工藝組成  不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。但不論采取哪種工藝流程，都由如下工藝單元組成。
   ①廢氣預處理  為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。
   ②預熱裝置  預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器預熱裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝置。但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設置預熱裝置。
   預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節(jié)約能源。
   預熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。
   從需要預熱這一點出發(fā)，催化燃燒法最適用于連續(xù)排氣的凈化，若間歇排氣，不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。
   ③催化燃燒裝置  一般采用固定床催化反應器。反應器的設計按規(guī)范進行，應便于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。
   在進行催化燃燒的工藝設計時，應根據(jù)具體情況，對于處理氣量較大的場合，設計成分建式流程，即預熱器、反應器獨立裝設，其間用管道連接。對于處理氣量小的場合，可采用催化焚燒爐，把預熱與反應組合在一起，但要注意預熱段與反應段間的距離。
    在有機物廢氣的催化燃燒中，所要處理的有機物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一方面必須控制有機物與空氣的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃燒系統(tǒng)應設監(jiān)測報警裝置和有防爆措施。

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