國(guo)外催化(hua)焚(fen)燒(shao)處理廢氣中(zhong)VOC技術經(jing)數(shu)十年的發展,已(yi)從只(zhi)能處理單一(yi)原料發展到可處理不同行業的各種(zhong)VOC,這些(xie)揮發性有機(ji)物(wu)主要包括以下(xia)五類化(hua)合物(wu)〔,一(yi)5」。

(1)烴類:焚(fen)燒最(zui)終(zhong)產物(wu)(wu)(wu)為(wei)(wei)CO:和(he)HZO。(2)含(han)氧有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(醛、醇、酮及酷等(deng)):焚(fen)燒最(zui)終(zhong)產物(wu)(wu)(wu)為(wei)(wei)C02和(he)HZO。(3)含(han)氮(dan)有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(胺、酞(tai)胺及臘等(deng)):焚(fen)燒最(zui)終(zhong)產物(wu)(wu)(wu)為(wei)(wei)cOZ、HZO、N:或No:。(4)含(han)鹵族有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(鹵代烴及酞(tai)氯等(deng)):焚(fen)燒最(zui)終(zhong)產物(wu)(wu)(wu)為(wei)(wei)COZ、H20和(he)鹵化(hua)氫等(deng)。(5)含(han)硫(liu)有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(硫(liu)醇、硫(liu)醚、硫(liu)脈、硫(liu)酚(fen)及二硫(liu)化(hua)碳等(deng)):焚(fen)燒最(zui)終(zhong)產物(wu)(wu)(wu)為(wei)(wei)C02、

HZO及50二(er)。根據所(suo)處理的氣流中的VOC種類不同,所(suo)采用的催化劑和工藝流程亦有一定的差異,催化焚(fen)燒法所(suo)采用的催化劑主要有四種:

()貴金屬催化劑:主要是P和Pd兩種(zhong)貴金屬及鉑(bo)合金。

 (2)非(fei)貴金屬催(cui)化(hua)劑:主(zhu)要是銅、鉻、錳和鎳(nie)等金屬。

3()金(jin)屬氧化物催化劑。

()活性蜂窩(wo)狀催化劑。

隨(sui)著催(cui)化焚(fen)燒工(gong)藝在環(huan)保方面的(de)(de)廣泛應(ying)用和人們(men)經濟效益意(yi)識(shi)的(de)(de)增強,除開(kai)發出高(gao)效率的(de)(de)熱交(jiao)換(huan)設(she)備應(ying)用于(yu)催(cui)化焚(fen)燒工(gong)藝外,人們(men)還(huan)開(kai)發出適用于(yu)含較低(di)濃(nong)度VOC的(de)(de)廢

氣流處理的改(gai)進型以及吸附(fu)與催化焚(fen)燒(shao)聯(lian)合工藝。下面就(jiu)國外正在或即(ji)將應用的幾種VOC焚(fen)燒(shao)工藝的特(te)點及應用實例作一介紹,

2.1用催(cui)化焚燒(shao)工藝(yi)

通用型催化焚燒工(gong)藝(yi)多用于VOC濃度較高的(de)廢氣流的(de)處理,其工(gong)藝(yi)流程如圖1所示s1[。含VOC的(de)氣流同(tong)裝置排(pai)出氣換熱后(hou),經(jing)預熱(熱回收(shou)效率(lv)最高達80%)或加入(ru)補

充(chong)燃(ran)料后(hou)進人催化(hua)床層,VOC經(jing)焚(fen)燒轉化(hua)為COZ和HZO。對于含硫(liu)、氮或鹵素等元素較多(duo)的VOC氣流的處(chu)理則需(xu)建(jian)造(zao)二次凈化(hua)裝置(如(ru)洗滌器(qi))以防止焚(fen)燒產(chan)物對環境的污染(ran)。

催(cui)化(hua)(hua)(hua)反應器可采用(yong)固定床或流化(hua)(hua)(hua)床,而影(ying)響催(cui)化(hua)(hua)(hua)焚(fen)燒效(xiao)率(lv)(lv)的(de)因素主要有(you)操(cao)作溫度、空速(或停留時間(jian))、污染(ran)介質(zhi)的(de)組成及濃(nong)(nong)度、催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)活(huo)性(xing)組分、廢氣中所(suo)含(han)抑制催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)活(huo)性(xing)或使其(qi)中毒的(de)物質(zhi)濃(nong)(nong)度。在實際應用(yong)方面,位于美(mei)國(guo)馬(ma)薩諸塞州的(de)一家(jia)苯胺印刷廠(chang)于1986年安裝(zhuang)了一套(tao)流化(hua)(hua)(hua)床催(cui)化(hua)(hua)(hua)焚(fen)燒裝(zhuang)置,用(yong)于處(chu)理烘室所(suo)產生(sheng)的(de)VOC。10個烘室中共含(han)55kg/h的(de)VOC,其(qi)中一部(bu)分是(shi)鹵代烴。該(gai)(gai)裝(zhuang)置的(de)工藝操(cao)作參數為:實際氣體流量(liang)(liang)(liang)18700Nm“h/,設(she)計(ji)處(chu)理量(liang)(liang)(liang)255o0Nm,/h,VOC含(han)量(liang)(liang)(liang)為爆炸低限(xian)的(de)3~6%,VOC熱值54一117kJ/Nm,,催(cui)化(hua)(hua)(hua)床層(ceng)進口溫度370℃,催(cui)化(hua)(hua)(hua)床層(ceng)出口溫度415~445℃,催(cui)化(hua)(hua)(hua)床層(ceng)壓降2.skPa,補充燃料所(suo)需熱值0.477GJ/h。其(qi)VOC脫(tuo)除率(lv)(lv)高于99%,脫(tuo)除效(xiao)率(lv)(lv)在73%設(she)計(ji)處(chu)理量(liang)(liang)(liang)時最佳(jia),降低廢氣流量(liang)(liang)(liang)有(you)利于提高脫(tuo)除率(lv)(lv)。該(gai)(gai)裝(zhuang)置每年運行26。天(tian),催(cui)化(hua)(hua)(hua)反應器的(de)費用(yong)(未包括換熱器部(bu)分)為133430美(mei)元,燃料費用(yong)為14071美(mei)元/年,催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)費用(yong)為5377美(mei)元/年川(chuan)。

.22改進(jin)型催化焚燒(shao)工藝。

改(gai)進(jin)型催化(hua)焚(fen)燒工(gong)藝適用于處理氣(qi)流量(liang)不大且vOC濃度較低的(de)廢氣(qi)體,其(qi)主要(yao)特點(dian)是采用氣(qi)流直接(jie)與蓄熱介質(zhi)接(jie)觸的(de)換(huan)熱方式替(ti)代傳統的(de)換(huan)熱器,該系統的(de)熱回收效(xiao)率

大于(yu)(yu)(yu)90%,從而減少了(le)運行中的(de)(de)燃料費用,但廢(fei)氣處(chu)理量不能(neng)太高。在實際(ji)應(ying)(ying)用方面,瑞典(dian)的(de)(de)VanLeer公司(si)于(yu)(yu)(yu)1992年安裝了(le)一套MoDO化(hua)(hua)工有限公司(si)開發的(de)(de)改(gai)進(jin)(jin)型催化(hua)(hua)焚燒系(xi)統(tong)(tong)(tong),以處(chu)理烘室中排出的(de)(de)二甲苯和異丁醇等(deng)油漆溶(rong)劑(ji)(處(chu)理量為(wei)(wei)8500Nm3/h),該系(xi)統(tong)(tong)(tong)VOC脫除率大于(yu)(yu)(yu)97%(示意流程(cheng)見圖2)。含VOC的(de)(de)排放(fang)氣進(jin)(jin)入系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)第一反應(ying)(ying)器(qi)時(shi)(shi)溫(wen)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)60℃,廢(fei)氣由陶(tao)瓷(ci)環(huan)層(ceng)加(jia)熱(re)(re)至320℃后通(tong)過(guo)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(此(ci)時(shi)(shi)VOC氧化(hua)(hua)為(wei)(wei)CO:和水),氣體溫(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)至350℃,再經(jing)第二反應(ying)(ying)器(qi)與催化(hua)(hua)劑(ji)和陶(tao)瓷(ci)環(huan)層(ceng)換熱(re)(re),再排出系(xi)統(tong)(tong)(tong)(其溫(wen)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)90℃)。當第二反應(ying)(ying)器(qi)陶(tao)瓷(ci)環(huan)溫(wen)度(du)(du)(du)達到320℃時(shi)(shi),電動閥轉(zhuan)動,氣體由第二反應(ying)(ying)器(qi)進(jin)(jin),第一反應(ying)(ying)器(qi)出。該系(xi)統(tong)(tong)(tong)在廢(fei)氣VOC濃度(du)(du)(du)大于(yu)(yu)(yu)300x10--`時(shi)(shi),可維持(chi)熱(re)(re)量平衡,若vOC濃度(du)(du)(du)小于(yu)(yu)(yu)300x1--0`時(shi)(shi),則需補充(chong)熱(re)(re)能(neng)以維持(chi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)正常操作(zuo)。系(xi)統(tong)(tong)(tong)開車時(shi)(shi),需采(cai)用預熱(re)(re)器(qi)加(jia)熱(re)(re)使系(xi)統(tong)(tong)(tong)溫(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)至320℃。

2.3吸(xi)附與催化焚燒(shao)聯合工藝

最近,對(dui)于有機物濃(nong)度較(jiao)低(di)的(de)高流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(濃(nong)度低(di)于100X10一(yi)(yi)`,流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)超過34。。ONm,/h),國外開發(fa)出活性炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)與催(cui)化(hua)(hua)焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)聯合工藝。其(qi)特點是先通過吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)器(qi)(qi)將有機物的(de)濃(nong)度濃(nong)縮,脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)后(hou)再(zai)進(jin)行焚燒(shao)(shao)(shao)(shao),從而(er)大大減(jian)(jian)少(shao)了(le)需催(cui)化(hua)(hua)焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)的(de)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(約為(wei)進(jin)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)器(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)的(de)1/15),這不僅減(jian)(jian)少(shao)了(le)裝(zhuang)置運行需投(tou)入的(de)燃料量(liang)(liang)(liang),同時增加了(le)單位時間內氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)中有機物自身(shen)的(de)燃燒(shao)(shao)(shao)(shao)熱(re)(re)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)一(yi)(yi)催(cui)化(hua)(hua)焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)聯合工藝與同樣條件下使(shi)用的(de)單催(cui)化(hua)(hua)焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)系(xi)統相比,焚燒(shao)(shao)(shao)(shao)裝(zhuang)置的(de)規模要小(xiao)得多(duo),需投(tou)入的(de)燃料量(liang)(liang)(liang)也大為(wei)減(jian)(jian)少(shao),從而(er)降低(di)了(le)投(tou)資及操作費用。聯合工藝的(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)程示意見圖3。含VOC的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)通過其(qi)中一(yi)(yi)個吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)器(qi)(qi),VOC被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)上(shang),吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)后(hou)的(de)尾氣(qi)(qi)(qi)排空,當吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)飽和后(hou),廢氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)切換進(jin)另一(yi)(yi)個吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)器(qi)(qi);同時引(yin)入新r鮮空氣(qi)(qi)(qi),預熱(re)(re)后(hou)對(dui)所吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)VOC進(jin)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu),脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)氣(qi)(qi)(qi)送(song)至催(cui)化(hua)(hua)反應器(qi)(qi)焚燒(shao)(shao)(shao)(shao),兩(liang)個吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)器(qi)(qi)循環使(shi)用鬧。