有机废气催化燃烧技术

陈荣贵

摘 要：有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的污染物，其中含有含氧有机化合物、含氮、硫、卤素以及含磷有机化合物等。如果不进行处理就排放，不仅会污染大气，还有可能危害人体健康，必须非常重视。文章从不同方面展开论述，从而实现更好的发展。

关键词：有机废气；催化燃烧；技术分析

引言

传统有机废气净化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃烧法，但是有二次污染、能耗大、受到温度和浓度限制等弊端，所以要进一步改进。催化燃烧是一项新的技术，在原有水平上得到极大改善，开始应用在各个行业，并且取得显著成效，对有机废气进行有效处理，减少对环境的污染。

一、催化燃烧基本原理

是典型的气固相催化反应，实质是活性氧参与深度氧化作用。在燃烧过程中，催化剂的主要作用是降低活化能，同时让反应分子富集于表面，达到提高反应速度的效果。最显著的优点就是催化剂克服了外在条件的限制，可以在较低的温度下进行，而且是无焰燃烧，并氧化分解，释放出大量的热能。由此可见，原理是非常简单的，避免了过程中繁琐的程序，大大提高了工作效率。未来有机废气处理会面临更加复杂的环境，所以要树立起创新意识，加大对技术研究力度，更好应用在有机废气处理中去，最大限度降低对环境污染，不断提高资源利用率。

二、催化燃烧的特点

首先是起燃温度低、节省能源。根据实验结果显示，有机废气催化燃烧和直接燃烧相比，具有起燃温度低、能耗小的优点，在特殊情况下，甚至不需要借助外界供热。其次是适用范围广。催化燃烧技术可以处理所有有机废气，针对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分、又没有回收价值的废气，采用吸附-催化燃烧方法效果会更好。最后是处理效率高、不会产生二次污染。催化燃烧技术和以前的方法相比，处理速度明显有了提升，最终产物是无毒的和，所以就不会对环境产生污染。可见运用催化燃烧技术处理有机废气是正确选择。

三、催化剂

（一）催化剂种类

一是贵金属催化剂。Pa、Pt、Ru等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，具有使用时间长、适用范围广、容易回收的优点，同时也有着资源稀少、价格昂贵、易中毒的缺陷，所以在寻找替代品，尽可能减少此类催化剂的使用。二是过渡金属氧化物催化剂，针对有机废气处理有很好的效果。三是复氧化合物催化剂。复氧化合物之间由于存在结构或者电子调变等相互作用，活性要比单一氧化物要高，主要分为钙钛矿型复氧化物和尖晶石型复氧化物两种类型，在使用的时候要坚持具体问题具体分析原则，这样会更加具有针对性。

（二）催化剂负载方式

催化剂活性组成可以通过不同方式沉积在载体上：电沉积在缠绕或压制的金属载体上，沉积在颗粒状陶瓷材料上，沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。针对于金属载体催化剂而言，具有导热性能好、机械强度高的优点，缺点是表面积比较小。颗粒陶瓷载体的优点是表面积大，缺点是由于载体间的相互摩擦，使得活性组分损失严重，无法达到预期的催化效果。蜂窝陶瓷载体是一种很理想的方式，有着表面积大、机械强度大、良好耐磨性、耐热冲击等优点，往往会被人们选择。负载在不同形式的会有不同的效果，所以要选择效果最好的一种。

（三）催化剂失活

由于催化剂长时间使用，导致活性会慢慢降低，不能发挥出应有的作用，起不到催化的效果。催化剂完全失活，主要是由于快速作用和慢速作用引起的，即使含有微量有毒物质，也会使得催化剂失活。抑催化剂反应，卤素和硫的化合物非常容易和活性中心结合，但并不会持续很长时间，当废气中这类物质被去除之后，催化剂就可以恢复到原本的活性。沉积覆盖活性中心，不饱和化合物的存在会导致碳沉积，另外陶瓷粉尘、铁氧化合物以及其他颗粒物都会堵塞活性中心，对催化剂的吸附与解吸能力产生不利影响，从而出现活性下降的情况。

（四）催化剂失活的防治

为了避免催化剂失活，可以采用有效措施进行治理，让其恢复到原本的状态。一是按照操作流程，正确控制反应条件，减少不确定因素的影响。二是当催化剂表面结碳的时候，可以输送氧气提高燃烧温度，主要目的是为了去除表面结碳。三是对废气进行预处理，可以大大减少有毒物质的存在，从而防止催化剂中毒。四是改进催化剂的制备工艺，提高耐热性和抗毒能力。以上措施都可以对催化剂失活进行很好的防治。

四、催化燃烧工艺流程

预热式。有机废气温度在100℃以下的时候，浓度是非常低的，而且热量不能自给，在正式反应之前要先在预热室加热升温。燃烧净化后的气体在热交换器内与没有经过处理的废气进行热交换，可以实现回收部分热量的效果，一般是采用煤气或者电加热升温到催化剂反应需要的起燃温度。自身热平衡式。当有机废气温度高于起燃温度的时候，热交换器会回收部分凈化气体产生的热量，在正常条件下可以维持热平衡。吸附-催化燃烧。当有机废气的流量大、浓度低、温度低、采用催化剂燃烧需要耗费大量燃料，因此要采用吸附方法进行处理，可以达到更好的效果。

五、催化燃烧过程的热平衡

催化燃烧是放热反应，热量大小取决于有机物的种类和含量。依靠废气燃烧的热反应，维持催化过程持续进行是最好的方法，要用自身热量维持正常反应，必须满足以下条件：燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度等方面。催化燃烧技术在不断完善，其应用范围也在不断扩大，溶剂类污染物的净化处理，主要是苯类、酮类、醇类和其他一些含氧衍生物等。含N有机污染物的净化，这类物质一般都具有毒性和臭味，所以必须要进行处理。含有S有机污染物的净化，主要运用于制药厂、农药厂、化纤厂等生产中排放的污染物。

结语

综上所述，催化燃烧是一项先进的技术，可以对有机污染物进行净化处理。但目前仍处于发展阶段，所以要加大创新力度，不断提高技术应用水平，减少对环境的污染，有利于实现可持续发展。

参考文献

[1]挥发性有机废气吸附+催化燃烧净化技术[J].中国环保产业，2016，（6）.

[2]高宏俊.试析催化燃烧技术在有机废气治理中的运用[J].资源节约与环保，2016，（7）.

（作者单位：广东昊霖环保科技有限公司）