國(guo)外催化焚燒處(chu)理(li)廢氣中VOC技術經數十年的(de)(de)發展,已從只能處(chu)理(li)單一原料發展到可處(chu)理(li)不同行(xing)業的(de)(de)各種VOC,這些揮發性有機物(wu)主要包(bao)括以下五類化合物(wu)〔,一5」。

(1)烴類:焚(fen)燒(shao)最終(zhong)(zhong)產物(wu)(wu)為CO:和HZO。(2)含氧有(you)機(ji)物(wu)(wu)(醛、醇(chun)、酮及(ji)酷等(deng)):焚(fen)燒(shao)最終(zhong)(zhong)產物(wu)(wu)為C02和HZO。(3)含氮有(you)機(ji)物(wu)(wu)(胺(an)(an)、酞胺(an)(an)及(ji)臘等(deng)):焚(fen)燒(shao)最終(zhong)(zhong)產物(wu)(wu)為cOZ、HZO、N:或No:。(4)含鹵族(zu)有(you)機(ji)物(wu)(wu)(鹵代烴及(ji)酞氯(lv)等(deng)):焚(fen)燒(shao)最終(zhong)(zhong)產物(wu)(wu)為COZ、H20和鹵化氫等(deng)。(5)含硫有(you)機(ji)物(wu)(wu)(硫醇(chun)、硫醚、硫脈、硫酚及(ji)二硫化碳(tan)等(deng)):焚(fen)燒(shao)最終(zhong)(zhong)產物(wu)(wu)為C02、

HZO及50二。根據所處(chu)理的(de)(de)氣流(liu)中(zhong)的(de)(de)VOC種類不同(tong),所采用(yong)的(de)(de)催(cui)化劑和工(gong)藝流(liu)程亦有(you)一定的(de)(de)差異(yi),催(cui)化焚燒法所采用(yong)的(de)(de)催(cui)化劑主要有(you)四種:

()貴金(jin)屬催化劑:主要是P和Pd兩種(zhong)貴金(jin)屬及鉑合金(jin)。

(2)非貴金屬催化劑:主要是銅(tong)、鉻、錳和鎳等金屬。

3()金屬(shu)氧化物催化劑(ji)。

()活(huo)性蜂窩(wo)狀(zhuang)催化劑。

隨著(zhu)催(cui)化(hua)焚(fen)燒(shao)工藝(yi)(yi)在(zai)環保(bao)方面的廣泛應(ying)用(yong)和(he)人(ren)們經濟效益意識(shi)的增強,除(chu)開發出高(gao)效率的熱交換設備(bei)應(ying)用(yong)于(yu)催(cui)化(hua)焚(fen)燒(shao)工藝(yi)(yi)外(wai),人(ren)們還開發出適(shi)用(yong)于(yu)含較低濃度VOC的廢

氣流處理的(de)改進型以及(ji)吸附與催化焚(fen)燒聯合工(gong)藝。下面就國外正在或即將應用的(de)幾種(zhong)VOC焚(fen)燒工(gong)藝的(de)特(te)點及(ji)應用實例作一介紹,

2.1用催化焚燒工藝

通用(yong)型催化(hua)焚燒工藝(yi)多(duo)用(yong)于VOC濃度較高的(de)廢氣流的(de)處理,其工藝(yi)流程如(ru)圖1所示s1[。含(han)VOC的(de)氣流同裝(zhuang)置排(pai)出氣換熱(re)后,經預(yu)熱(re)(熱(re)回收(shou)效率(lv)最(zui)高達80%)或加入補

充燃(ran)料后進人催(cui)化床(chuang)層,VOC經焚燒(shao)轉化為COZ和HZO。對于含硫、氮或鹵素(su)等元素(su)較(jiao)多的(de)VOC氣流的(de)處理則需建(jian)造二次凈化裝置(如(ru)洗滌器)以(yi)防止焚燒(shao)產物對環(huan)境的(de)污染(ran)。

催(cui)化(hua)(hua)反應器可(ke)采用(yong)固定床或流化(hua)(hua)床,而影(ying)響催(cui)化(hua)(hua)焚燒效(xiao)率(lv)的(de)因素主要有(you)操作溫(wen)度、空速(或停留(liu)時間)、污染介質的(de)組成(cheng)及濃度、催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)活(huo)性組分(fen)、廢(fei)氣中(zhong)所含抑制催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)活(huo)性或使其中(zhong)毒的(de)物質濃度。在(zai)實際(ji)應用(yong)方(fang)面,位(wei)于美國馬薩諸塞州的(de)一家(jia)苯(ben)胺印刷廠于1986年安裝(zhuang)了(le)一套(tao)流化(hua)(hua)床催(cui)化(hua)(hua)焚燒裝(zhuang)置,用(yong)于處理(li)烘(hong)室(shi)所產生(sheng)的(de)VOC。10個烘(hong)室(shi)中(zhong)共含55kg/h的(de)VOC,其中(zhong)一部分(fen)是(shi)鹵代烴。該裝(zhuang)置的(de)工藝(yi)操作參數(shu)為(wei)(wei):實際(ji)氣體(ti)流量(liang)18700Nm“h/,設計處理(li)量(liang)255o0Nm,/h,VOC含量(liang)為(wei)(wei)爆炸低限(xian)的(de)3~6%,VOC熱值54一117kJ/Nm,,催(cui)化(hua)(hua)床層(ceng)進口溫(wen)度370℃,催(cui)化(hua)(hua)床層(ceng)出口溫(wen)度415~445℃,催(cui)化(hua)(hua)床層(ceng)壓降2.skPa,補充燃料所需熱值0.477GJ/h。其VOC脫(tuo)(tuo)(tuo)除(chu)率(lv)高于99%,脫(tuo)(tuo)(tuo)除(chu)效(xiao)率(lv)在(zai)73%設計處理(li)量(liang)時最佳,降低廢(fei)氣流量(liang)有(you)利于提高脫(tuo)(tuo)(tuo)除(chu)率(lv)。該裝(zhuang)置每(mei)年運行26。天,催(cui)化(hua)(hua)反應器的(de)費(fei)用(yong)(未包括換熱器部分(fen))為(wei)(wei)133430美元(yuan),燃料費(fei)用(yong)為(wei)(wei)14071美元(yuan)/年,催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)費(fei)用(yong)為(wei)(wei)5377美元(yuan)/年川。

.22改進型催化焚燒工藝。

改(gai)進(jin)型催化焚燒(shao)工藝(yi)適用于處理氣流量(liang)不大且vOC濃度較低的(de)(de)廢氣體,其主(zhu)要特(te)點是(shi)采用氣流直接與蓄熱介質(zhi)接觸(chu)的(de)(de)換(huan)熱方式替(ti)代傳統的(de)(de)換(huan)熱器,該系統的(de)(de)熱回(hui)收效(xiao)率 

大于(yu)90%,從而(er)減少了運(yun)行中的燃料(liao)費用,但廢氣處理(li)量不能(neng)太高(gao)。在實際應(ying)用方面,瑞典(dian)的VanLeer公司于(yu)1992年(nian)安裝了一套(tao)MoDO化工有限公司開發的改進(jin)型催化焚燒系(xi)(xi)統(tong),以處理(li)烘室中排出(chu)的二甲苯和異丁醇等油漆溶劑(處理(li)量為8500Nm3/h),該(gai)系(xi)(xi)統(tong)VOC脫除率大于(yu)97%(示意流(liu)程見圖(tu)2)。含VOC的排放氣進(jin)入系(xi)(xi)統(tong)的第一反應(ying)器(qi)(qi)時(shi)(shi)(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)為60℃,廢氣由(you)(you)陶瓷(ci)環層加熱(re)至320℃后通過催化劑層(此(ci)時(shi)(shi)(shi)VOC氧(yang)化為CO:和水),氣體(ti)溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)至350℃,再(zai)經(jing)第二反應(ying)器(qi)(qi)與催化劑和陶瓷(ci)環層換熱(re),再(zai)排出(chu)系(xi)(xi)統(tong)(其溫(wen)(wen)度(du)(du)為90℃)。當第二反應(ying)器(qi)(qi)陶瓷(ci)環溫(wen)(wen)度(du)(du)達(da)到320℃時(shi)(shi)(shi),電動閥轉動,氣體(ti)由(you)(you)第二反應(ying)器(qi)(qi)進(jin),第一反應(ying)器(qi)(qi)出(chu)。該(gai)系(xi)(xi)統(tong)在廢氣VOC濃(nong)度(du)(du)大于(yu)300x10--`時(shi)(shi)(shi),可(ke)維持熱(re)量平衡(heng),若vOC濃(nong)度(du)(du)小于(yu)300x1--0`時(shi)(shi)(shi),則(ze)需補充熱(re)能(neng)以維持系(xi)(xi)統(tong)正常操作。系(xi)(xi)統(tong)開車時(shi)(shi)(shi),需采(cai)用預熱(re)器(qi)(qi)加熱(re)使系(xi)(xi)統(tong)溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)至320℃。

2.3吸(xi)附與(yu)催化(hua)焚燒(shao)聯合工藝

最近,對(dui)于有(you)(you)機物濃度(du)(du)較低(di)的(de)(de)(de)高流量(liang)氣(qi)(qi)流(濃度(du)(du)低(di)于100X10一`,流量(liang)超(chao)過34。。ONm,/h),國外開發出活性炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)與催(cui)化焚燒(shao)聯合工藝。其(qi)特點(dian)是(shi)先通(tong)(tong)過吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器將有(you)(you)機物的(de)(de)(de)濃度(du)(du)濃縮,脫(tuo)附(fu)(fu)后(hou)(hou)再進(jin)行焚燒(shao),從(cong)(cong)而大(da)大(da)減少了(le)需(xu)催(cui)化焚燒(shao)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流量(liang)(約(yue)為(wei)進(jin)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器氣(qi)(qi)流量(liang)的(de)(de)(de)1/15),這不僅減少了(le)裝(zhuang)置(zhi)運行需(xu)投(tou)(tou)入的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)量(liang),同時增加了(le)單位時間內氣(qi)(qi)流中(zhong)有(you)(you)機物自身的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)熱(re)(re)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)一催(cui)化焚燒(shao)聯合工藝與同樣條件(jian)下使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)單催(cui)化焚燒(shao)系統(tong)相比,焚燒(shao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)規模(mo)要小(xiao)得多,需(xu)投(tou)(tou)入的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)量(liang)也大(da)為(wei)減少,從(cong)(cong)而降低(di)了(le)投(tou)(tou)資及(ji)操(cao)作費用(yong)。聯合工藝的(de)(de)(de)流程示意見圖3。含VOC的(de)(de)(de)廢氣(qi)(qi)流通(tong)(tong)過其(qi)中(zhong)一個(ge)(ge)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器,VOC被(bei)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)上,吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)尾氣(qi)(qi)排空,當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)飽和后(hou)(hou),廢氣(qi)(qi)流切換進(jin)另一個(ge)(ge)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器;同時引入新r鮮空氣(qi)(qi),預熱(re)(re)后(hou)(hou)對(dui)所吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)VOC進(jin)脫(tuo)附(fu)(fu),脫(tuo)附(fu)(fu)氣(qi)(qi)送至(zhi)催(cui)化反(fan)應器焚燒(shao),兩個(ge)(ge)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器循(xun)環使(shi)(shi)用(yong)鬧。