催化燃（rán）燒法處理噴漆有機廢氣：探討進氣濃度、催化溫度和空速對催化性能的影響

　　摘要：本文依托某噴漆企（qǐ）業有機廢（fèi）氣治理工程,以非（fēi）甲烷總烴為例,運行單因素試（shì）驗法,探討了進氣濃度、催化溫度和空速對（duì）催化性能的影響,為催化燃燒法（fǎ）處理有機廢氣（qì）的工藝設計和應用奠定基礎。

　　隨（suí）著國家工業化（huà）的快速（sù）發展，近年來人（rén）們對大氣環境質量越來越關（guān）注，以揮發性有（yǒu）機汙染物為代表的（de）大氣（qì）環境汙染日（rì）趨嚴重，噴漆企業因使用溶劑型塗料和（hé）溶劑型稀釋劑而成為揮發性有機廢氣的主要排放（fàng）源。由於有機廢氣存在易揮發、成分複雜、揮發（fā）性不同等特點，難以去除。催化燃燒法是熱破壞法處理VOCs的其中一種方法（fǎ），其在遠低於直接燃燒溫度條件下處理低濃度的（de）VOCs氣體，具有淨（jìng）化效率高、無二次汙染、能耗低的特點，是商業上處理VOCs 應用有（yǒu）效（xiào）的處理（lǐ）方法之（zhī）一（yī）。

　　1 催化燃燒工藝原（yuán）理

　　催化燃燒是（shì）典型的氣（qì）—固（gù）相催（cuī）化反應（yīng），它在（zài）催化劑的作用下降低反應的活化能，使（shǐ）其在較低的起（qǐ）燃溫度250 ～ 350℃下進行無焰燃燒，在固體催化劑表麵有機物質發生（shēng）氧化，同時產生CO2 和H2O，並放出大量的熱量，因其氧化（huà）反應溫度低，所以大（dà）大地抑製了空氣中的N2形成高溫（wēn）NOx。而且由於催化劑有選擇性催化作用，有可能限製燃料中含氮化合物的氧化過程，使其多數形成分子氮 。

　　2 催化燃燒（shāo）工藝設計

　　本研究選取貴（guì）金屬鈀為（wéi）催化劑、陶瓷（cí）填料為載體，配置催化燃燒裝（zhuāng）置一套。主要研究在（zài）設（shè）計處理風量為2500m3/h、催化燃燒設計燃燒溫度（dù）為250℃、不同催化劑用量對VOCs去除效（xiào）率的影響（xiǎng）。

　　設計工藝流程如下圖（tú）所示：

　　有（yǒu）機廢氣通過（guò）風機進入催化燃燒設備的旋轉四通閥，進而通過陶瓷材料填充層（céng）（底層）預熱達到催化氧化所設定的溫度後，這時其中部分汙（wū）染物氧化分（fèn）解；廢氣繼續通過加熱區升溫，並（bìng）維持在設定溫度；其再（zài）進入（rù）催化層完成催化氧化反應，即反應生成（chéng）CO2 和H2O，並釋放大量的熱量，以達到預期的（de）處理效果。

　　3 催化性能（néng）影響因素分析

　　3.1 不同進氣濃度對催化性能的影響

　　以（yǐ）非甲烷總烴作為研究對象，其進氣濃度在（zài）150mg/L-300 mg/L 範圍內，設（shè）定進氣風量為2500m3/h、空速為10000h-1、催（cuī）化溫度在250℃，用單因素試驗（yàn）法，考察（chá）非甲烷總烴進氣濃度（dù）對催化性能的影響，試驗結果如圖2 所示。

　　由（yóu）上圖可知，非甲烷總烴的進氣濃度對催化性能有一定影響，當非甲烷（wán）總（zǒng）烴的進氣（qì）濃度低（dī）於200mg/L 時，其去除率不大於90%；當進氣濃度上升到200mg/L 以上其催化（huà）性能趨向穩定，去除率超過96%。原因可能是當進氣濃度較低時，過低的濃度在沒有添加助燃劑的情況下，燃燒不充分，隻有當進氣濃度達到一定值，在設定的試驗條件下（xià），催化（huà）燃燒反應充（chōng）分，繼續加大進度濃度，催化性（xìng）能變化幅度不大。

　　3.2 催化溫度（dù）對催化性能的影響

　　設定進氣風量為2500m3/h、空速為10000h-1、進氣濃度為210mg/L，使用單因素試驗法，考察不同催化溫度對催化性能的影響（xiǎng）。具（jù）體試驗結果見圖3。

　　由上圖可見，非甲烷總烴的（de）去除率隨著催化溫（wēn）度的升高而增大，當催化溫（wēn）度低於220℃時，非甲烷總烴（tīng）去除（chú）率低於90%；當溫度上升到240℃ -350℃之間，其催化性能達到佳，非甲烷總烴（tīng）去除率（lǜ）保持在98% 左右；但（dàn）350℃以後催化性能逐漸變弱。因此，在本設定的試驗條件下，佳催化性能溫度（dù）參數為240℃ -350℃。

　　3.3 空速對催化性能的影響

　　空速在催化燃（rán）燒工藝設計是的一個重要參數，本（běn）節研究在進氣風量為（wéi）2500m3/h、催化溫度為250℃、進氣濃度為210mg/L 的條（tiáo）件下，使（shǐ）用單因素試驗法，設定空（kōng）速為（wéi）10000h-1-50000h-1 之間，考察空速對催化性能的影響。

　　上圖表明，空速在10000h-1-25000h-1 內，對非甲烷總烴的（de）去除率（lǜ）降幅不大；但當空速超過25000h-1 時（shí），對催化性能的影響（xiǎng）開始變大；空速為50000h-1 時非甲烷總烴（tīng）去除（chú）率僅剩41.43%。原因主（zhǔ）要是空速大，一部分催化燃燒器中的有機廢氣尚未與催化劑充分接觸即被帶離反應器，催化反應不充分，從而影響催化性能，造（zào）成（chéng）低去除率的結果。

　　4 結論

　　（1）非甲（jiǎ）烷總（zǒng）烴（tīng）的進氣濃度對催化（huà）性能有一定（dìng）影（yǐng）響，當進氣濃度達到一定值時（shí），其催化性能趨向穩定，具有較好的催化效果。

　　（2）催化溫（wēn）度對催化效果影響較大，非（fēi）甲烷（wán）總烴的去除率（lǜ）隨著催化溫度的升高而變化，催化溫度過低（dī）和過高都不利於提高催化性能（néng），佳催化性能在一定溫度區間範圍內體現。

　　（3）空速過大大，會導致一部分催化燃燒器中的有機（jī）廢氣尚（shàng）未與催化劑充分接觸即被帶離反應器，催化反應不充分，從而影響催化性能。