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催化燃烧装置技术分析跟故障及解决方案

2020-11-27 02:21:16

文章摘要:

一、活性炭吸附脱附技术 活性炭具有较高的比表面、丰富的微孔结构,是公认的吸附剂。它能吸附绝大部分有机气体,如苯类,醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质。适合活性炭吸附净...

一、活性炭吸附脱附技术

活性炭具有较高的比表面、丰富的微孔结构,是公认的吸附剂。它能吸附绝大部分有机气体,如苯类,醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质。适合活性炭吸附净化的挥发性有机物,其分子量主要介于50g/mol~200g/mol,催化燃烧对应沸点约介于20℃~140℃。因此,活性炭广泛应用于有机废气的吸附脱附工程。

大量的工程实例表明,以下情形不宜用活性炭吸附处理:(1)废气中存在能够发生蓄热反应的化合物:如醋酸、甲醛、环己酮、丁酮;(2)废气中存在能够与蒸汽反应的化合物如:乙酸甲酯,氯化乙烷;(3)能够在活性炭上进行聚合反应的化合物如:苯乙烯;(4)实际再生步骤中难以去除的化合物如:可塑剂、树脂等高沸点或高分子量的化合物;(5)废气湿度过大:当有机废气湿度较高时,活性炭对有机物的净化能力迅速下降。

此外,除以上活性炭吸附缺陷外,活性炭脱附过程也存在明显的缺陷:(1)活性炭吸附床着火点低,系数低。由于吸附本身是放热反应,会导致吸附床内温度升高,提高运行风险。而在活性炭脱附运行工程案例中也进一步证实活性炭脱附床性较差:当采用热气流脱附再生,脱附温度达到100℃以上时,脱附床容易着火;而当有机溶剂中含有酮类、脂肪酸等有机物时,由于常温状态下,该类有机物吸附在活性碳上会发生局部氧化放热反应,进而造成活性碳局部过热,一旦过热温度达到活性碳燃烧温度时会引起活性碳燃烧,具有极大的隐患。(2)活性炭吸附脱附床不适用于高沸点有机物的脱附工作。采用热气流吹扫活性炭,为保障,脱附温度不能超过120℃。但汽车维修4S店中使用的涂料及稀释剂中含有大量高沸点溶剂(如:丙二醇、甲醚、醋酸酯等)。该类有机物在过低的脱附温度下,不能被解析出来。

二、催化燃烧技术

催化燃烧技术指使用催化剂使VOCs在低温条件下燃烧,生成CO2、H2O、热量的一种净化技术。其特点是耗能少、起燃温度低,而且对浓度较低的VOCs也能进行处理。与一般热力燃烧相比,无需较多辅助热量,是一种新型环保的VOCs处理技术。

催化燃烧技术中,催化剂性能越高,对VOCs的净化就越彻底,反之则净化不够完全。催化剂的种类主要有金属氧化催化剂、贵金属催化剂等,贵金属催化剂由于成本高、易中毒和资源匾乏等缺点,应用的较少。目前,主要以金属氧化物催化剂为主,其高温稳定、低温高活性和抗中毒能力强等特点,使得它被广泛的应用在工业生产当中。我国科学家通过多次试验得到NiO/γ-Al2O3、CdO/γ-Al2O3、CuO/γ-Al2O3等多种催化剂,同时也验证了其起燃温度低、催化活性高的特点。而后科学家们用不同的催化剂对氯苯进行燃烧试验,发现在同等负载时,载体的不同对催化剂活性的影响巨大。Liu等相关人员采用浸渍法制备MnOx/TiO2、MnOx/Al2O3以及MnOx/SiO2催化剂,并对氯苯进行催化燃烧试验中发现催化剂活性较高的是MnOx/TiO2,在经过TPR与XRD测试分析表明出现此类现象的原因在于活性组分MnOx在该催化剂上具有较高的分散度。Yang等对SBA-15与MCM-41分子筛分别作为CuO载体催化苯燃烧的性能实验中,发现在载体SBA-15上CuO的分散度大于载体MCM-41,因而在载体SBA-15催化苯燃烧的活性高。

我国在VOCs的催化燃烧技术方面研究,但由于催化剂的制备、VOCs种类分析、工艺等多方位因素的影响,催化燃烧设备技术的过程都较为复杂,若将其应用在燃煤电厂中,种类繁多的VOCs和Cl、S、P、H2O等也都会降低催化剂活性。因此,要结合燃煤电厂的生产实际及工艺条件进行理论与实践的结合,有针对性的改变催化燃烧技术,保护生态环境。

三、活性炭纤维吸附技术

吸附技术因吸附材料不同,主要分为活性炭吸附技术、活性焦吸附技术、活性炭纤维吸附技术等。这是目前使用较广泛的处理有机废气的手段之一,因吸附剂良好的性能,有低成本、易操作的特点。其中活性炭纤维(ACF)吸附技术用于燃煤电厂烟气中的VOCs治理较有前途。ACF是由前驱体材料经过预处理、活化及炭化制作而成,比表面积较颗粒活性炭大很多,其中的微孔较多且分布均匀,吸附效率高,被用作新型化工吸附分离材料。比较活性炭纤维与活性炭颗粒性能。ACF材料厚度为20mm,滤镜小于0.2m/s,VOCs浓度值<1000mg/m³时,对VOCs净化效率高达90%之多。随着学者对VOCs吸附研究的深入,利用表面化学改性对ACF材料进行处理,改变其表面官能团较少的现状,可以提升其对三苯及混合物、、甲醛等有机化合物的吸附能力,提高实际应用价值。相关学者利用H2O2浸渍修饰的方式对ACF材料进行化学改性,并对改性前后的ACF脱除效果进行观察。结果表明,ACF在经过改性后一定程度上降低了比表面积与孔容,但增加了含氧官能团含量与吸附能力。在模拟烟气中,当O2浓度为5%,吸附温度在40℃,并且烟气中不含有水蒸气的环境时,ACF的脱除能达到较佳效果。