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RCO如何借助催化剂将VOCs废气低温(200~400℃)催化氧化分解为CO2和H2O

日期:2020-02-23 13:00
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摘要: 解析RCO如何借助催化剂将VOCs废气低温(200~400℃)催化氧化分解为CO2和H2O 文章导读 introduction VOCs种类繁多,来源也十分广泛,成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的行业都会产生VOsC排放。即使同一物质,由于风量不同、浓度不同,所需技术路线也不一样。当前VOCs处理方法有数十种,VOCs的末端处理技术包含两类,**类是非破坏性方法,即采用物理方法将VOCs回收;第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为...

    解析RCO如何借助催化剂将VOCs废气低温(200~400℃)催化氧化分解为CO2和H2O


     文章导读

introduction

VOCs种类繁多,来源也十分广泛,成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的行业都会产生VOsC排放。即使同一物质,由于风量不同、浓度不同,所需技术路线也不一样。当前VOCs处理方法有数十种,VOCs的末端处理技术包含两类,**类是非破坏性方法,即采用物理方法将VOCs回收;第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。具体方法上,前者包括冷凝法、吸附法、吸收法和燃烧法。后者有生物法、膜技术、光催化降解和等离子技术。

为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。RTO和RCO技术换热效率高,可以在VOCs较低浓度下使用,近年来得到了广泛应用。

催化燃烧法是在催化剂的作用下,将VOCs在200~400℃的低温条件下分解为CO2和H2O,是净化碳氢化合物废气,消除恶臭的有效手段之一。RCO技术已成为VOCs控制的主流技术。但关键问题在于如何提高催化剂的活性和稳定性,提高催化剂适用性,以及降低催化剂成本。


催化燃烧装置(RCO)

RCO,是指蓄热式催化燃烧法,英文名为“Regenerative Catalytic Oxidation Oxidition”。

催化燃烧法是在催化剂的作用下,将VOCs在200~400℃的低温条件下分解为CO2和H2O,是净化碳氢化合物废气,消除恶臭的有效手段之一。

RCO作用原理是:**步是催化剂对VOC分子的吸附,提高了反应物的浓度,第二步是催化氧化阶段降低反应的活化能,提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下,发生无氧燃烧,分解成CO2和H2O放出大量的热,与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗小的特点,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在200-400℃。


主要反应机理


催化燃烧催化剂

贵金属催化剂:

Pt,Pd,Rh等贵金属催化剂,是*成熟、 工业应用*广泛的;特点:活性高,选择性好。



过渡金属氧化物催化剂:

非贵金属及其氧化物Mn、Cu、Cr、Ni、Ce、Zr 等及其氧化物或复合氧化物催化剂。主要特点是:成本低、制备简单、针对一些特殊污染物有较高的活性。目前已有较成熟的Cu-Mn-O催化剂在工业中应用,但是范围不广。


催化剂作用特点


催化剂能够加快化学反应速度,但它本身并不进入化学反应的计量。

催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性。

催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应,而不能加速热力学上无法进行的反应。

催化剂只能改变化学反应的速度,而不能改变化学平衡的位置。

催化剂不改变化学平衡,意味着对正方向有效的催化剂,对反方向的反应也有效。

贵金属催化剂组成

催化剂的组成结构及失活




VOCs催化燃烧法净化性能

催化燃烧-应用前提

1、废气中粉尘、颗粒物比较多时要进行预处理。

2、废气中不含硅、 砷、重金属等导致催化剂中毒成分。

3、废气中卤素、硫、磷等成分浓度不宜过高。

4、废气中不含粘性物质。

5、废气浓度相对稳定。


催化燃烧-应用范围

催化燃烧-应用效果

安全性能:


(1)严谨的系统设计,针对多种工况条件均设计相应的应对措施。

(2)低温、无焰燃烧降低明火的各种风险。

(3)长期、稳定的转化效率保障废气组分浓度的一致性,能够保障防爆措施的有效性。

高效性能:


(1)定制化的催化剂设计,合理的催化剂载体选型,有效的布置结构,充分提升催化剂的理论转化效率。

(2)严谨的催化转化装置结构设计,合理的气流分布,适宜的保温措施,充分保障催化床反应温度,有效保证转化效率一致性。

经济性能


●催化剂价格(元/L) =载体价格+贵金属价格+涂层价格+加工费 

●载体价格和贵金属价格相对透明,>100元/L 

●涂层价格+加工费=涂覆费用,>100元/L 

●严谨的催化转化装置结构设计,简洁高效,保证催化燃烧的科学性。

经济性能:催化燃烧和热力燃烧对比


据VOCs前沿(vocs99)了解,国内目前昆明贵研催化剂公司已成功实现了SPMC贵金属循环回收再利用技术。


VOCs催化燃烧装置


国内外工程化应用的VOCs废气催化燃烧工艺主要有:蓄热式催化燃烧、热回收式催化燃烧、直燃式催化燃烧、吸附浓缩-催化燃烧四类。


直燃式催化燃烧装置示意图


 蓄热式催化燃烧装置示意图


催化燃烧装置关键部件




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