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噴漆廢氣處理RCO催化燃燒處理設(shè)備技術(shù)原理

噴漆廢氣屬于大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣類型，根據(jù)行業(yè)要求及減少用戶投資成本、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，本工程選用活性炭吸附濃縮+催化燃燒法（設(shè)備型號(hào)VOC-XC）凈化處理，預(yù)處理采用干式過濾除塵。

本凈化裝置是根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)的。即吸附濃縮—催化燃燒法。該設(shè)備采用雙氣路或多氣路連續(xù)工作，設(shè)兩個(gè)或N個(gè)吸附床可交替使用，一個(gè)催化燃燒室，先將有機(jī)廢氣用活性炭吸附，當(dāng)快達(dá)到飽和時(shí)停止吸附操作，然后用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上吸附下來使活性炭再生；脫附下來的有機(jī)物已被濃縮（濃度較原來提高幾十倍）并送入催化燃燒室催化轉(zhuǎn)化成CO2和H2O排出，當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000ppm以上時(shí)，有機(jī)廢氣在催化床可維持自然，不用外加熱，燃燒后的尾氣一部份排出大氣，大部份送往吸附床，用于活性炭的脫附再生。這樣可能滿足燃燒和脫附所需熱能，達(dá)到節(jié)能的目的，再生后的活性炭可用于下次吸附；在脫附時(shí)，凈化操作可用另一個(gè)吸附床進(jìn)行，既適合于連續(xù)操作，也適合于間斷操作。

噴漆廢氣處理RCO催化燃燒處理設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

1、該設(shè)備設(shè)計(jì)原理先進(jìn)、用材獨(dú)特、性能穩(wěn)定、操作簡便、安全可靠、節(jié)能省力，無二次污染。設(shè)備占地面積小、重量輕。吸附床采用抽屜式或裝填式結(jié)構(gòu)，裝填方便、便于更換。

2、采用新型的活性炭吸附材料—蜂窩狀活性炭與粒狀相比具有優(yōu)越的動(dòng)力學(xué)性能。極適合于大風(fēng)量下使用。

3、催化燃燒室采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑，阻力小，活性高。當(dāng)有機(jī)蒸汽濃度達(dá)到2000ppm以上時(shí)，可維持自燃。

4、耗電量小，由于床層阻力小，用低壓風(fēng)機(jī)就可以，不但耗電少而且噪音小，排風(fēng)機(jī)功率見附表。

催化燃燒時(shí)，需電加熱起動(dòng)。有機(jī)物在催化床催化燃燒一開始，其燃燒熱可足以維持其反應(yīng)所需溫度，此時(shí)電加熱自行停止，起動(dòng)電加熱時(shí)間大約1小時(shí)左右，起動(dòng)時(shí)所需功率見附表。

5、吸附有機(jī)物廢氣的活性炭床，可用催化燃燒后的廢氣進(jìn)行脫附再生，脫附后的氣體再送催化燃燒室進(jìn)行凈化，不需外加能量，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，節(jié)能效果顯著。

催化燃燒催化劑為固體催化劑，由載體、涂層和活性組分三部分組成。下面就從這三個(gè)方面分別加以闡述。

（1）載體

載體除了分散活性組分，也具有調(diào)節(jié)催化性能的作用。尤其是載體表面的酸性中心具有活化VOCs的作用。

由于A12O3比表面大，且具有催化作用所需要的孔結(jié)構(gòu)，因此被廣泛用作各類催化劑的載體。但是，氧化鋁存在壓力降和熱容大、耐熱性差、強(qiáng)度低并易破碎等缺點(diǎn)，而且在高溫環(huán)境下，會(huì)轉(zhuǎn)變成熱力學(xué)上穩(wěn)定的α-Al2O3，從而導(dǎo)致催化劑活性下降。此外A12O3容易與過渡金屬組分生成鋁酸鹽，這也是目前很難克服的問題。

金屬合金載體是70年代末出現(xiàn)的，主要有FeCrAl、NiCr和FeMow等三類合金。從加工和經(jīng)濟(jì)價(jià)值等綜合考慮，FeCrAl是有應(yīng)用前景的合金。大量的研究表明，FeCrAl合金具有較好的高溫抗氧化性，主要是由于在其表面可選擇地形成A12O3膜。金屬合金載體的優(yōu)點(diǎn)為：幾何表面積大和較好的幾何結(jié)構(gòu)，有利于催化活性物質(zhì)的吸附；壓力降、熱容小；具有良好的導(dǎo)熱性；機(jī)械強(qiáng)度高。主要缺點(diǎn)是載體與涂層材料的膨脹系數(shù)差異較大，在使用過程中，由于溫度的不斷變化，二者之可將產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而使涂層脫落，縮短催化劑的使用壽命。

隨著催化劑對(duì)活性組分的分散度、熱穩(wěn)定性的要求不斷提高，人們逐漸傾向于選用整體型載體，因其常被制成蜂窩狀，故又稱為蜂窩載體。堇青石蜂窩陶瓷載體（2MgO·2Al2O3·5SiO2），主要由高嶺土（A12O3·2SiO2·2H2O）、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和有機(jī)粘臺(tái)劑擠壓成型，干燥后再經(jīng)過高溫焙燒制成。由于堇青石蜂窩陶瓷具有熱膨脹系數(shù)小（1.8×10-6/℃）、耐熱性好等特性，適合作燃燒催化劑的載體。研究表明堇青石具有很高的熱穩(wěn)定性，蜂窩狀結(jié)構(gòu)材料具有流體阻力低和氣流分布均勻的特點(diǎn)。因此堇青石蜂窩狀載體是一種有效、廉價(jià)的氣體分布器和催化劑載體。如下為蜂窩狀載體結(jié)構(gòu)示意圖。

蜂窩狀載體結(jié)構(gòu)示意圖

（2）涂層

由于蜂窩狀堇青石載體是經(jīng)高溫焙燒制得，存在著比表面積小、表面平滑難于固定催化劑活性組分等缺點(diǎn)。因此必須尋求一個(gè)在較寬的溫度范圍內(nèi)物理化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定、且具有高比表面積的物質(zhì)作為蜂窩陶瓷的涂層。在整體式催化劑中，陶瓷蜂窩載體只是支撐體，涂層才是催化活性組分的真實(shí)載體，又稱為陶瓷蜂窩載體催化劑的“第二載體”，所以涂層在催化劑的制備中占有舉足輕重的地位，也是影響催化劑壽命及催化活性的重要因素。對(duì)于涂層，應(yīng)該具備以下三個(gè)條件：1）與陶瓷蜂窩載體之間的粘結(jié)強(qiáng)度高；2）對(duì)活性組分的吸附性能好：3）熱穩(wěn)定性好。

傳統(tǒng)的γ-Al2O3涂層具有比表面大，易吸附活性組分（H2PdCl4、H2PtCl6等）等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了普遍的應(yīng)用，是常用的蜂窩陶瓷涂層。但是由于γ-Al2O3在高溫環(huán)境下容易發(fā)生相變，轉(zhuǎn)變成熱力學(xué)上穩(wěn)定的α-Al2O3，引起比表面積的大幅度減小，使得催化劑的活性降低；而且在高溫下，涂層容易發(fā)生燒結(jié)，并且出現(xiàn)裂縫和脫落現(xiàn)象。為改善氧化鋁的熱穩(wěn)定性，人們通過添加La2O3、BaO、CeO2基復(fù)合氧化物等以抑制氧化鋁的燒結(jié)及相變。

鑒于γ-A12O3涂層的缺點(diǎn)，人們已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)移到研究新的更合適的VOCs催化劑涂層材料上，如SiO2、TiO2、YSZ（Y穩(wěn)定的ZrO2）、SnO2、La2O3等。