燃燒法和催化燃燒法

項(xiàng)目五氣態(tài)污染物凈化學(xué)習(xí)任務(wù)四揮發(fā)性有機(jī)廢氣凈化燃燒法和催化燃燒法概述

1、概念（VolatileOrganicCompounds,簡稱VOCs)

常溫下飽和蒸氣壓大于約70Pa，常壓下沸點(diǎn)小于

260oC的液體或固體有機(jī)化合物。炭原子數(shù)小于12的大多數(shù)有機(jī)物都是VOCs。

2、產(chǎn)生原因石油、煤炭、天然氣等的開采、加工、貯運(yùn)過程中，部分有機(jī)物料進(jìn)入空氣煤、石油、石油制品、天然氣、木材燃燒時的不完全燃燒產(chǎn)物進(jìn)入空氣作為溶劑的有機(jī)物使用時揮發(fā)到空氣中的，油漆、噴漆中的溶劑揮發(fā)有機(jī)農(nóng)藥、消毒劑、防腐劑加工與使用時，使部分有機(jī)物進(jìn)入空氣各種合成材料、有機(jī)黏合劑及其他有機(jī)制品遇到高溫時氧化與裂解，產(chǎn)生部分低分子有機(jī)污染物進(jìn)入空氣淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、糖類等氧化與分解時產(chǎn)生部分有機(jī)物進(jìn)入空氣3、來源石油開采與加工、煉焦與煉焦油加工、煤礦、木材干餾，天然氣開采與利用化工生產(chǎn)，包括石油化工、染料、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、有機(jī)合成、試劑、洗滌劑、黏合劑等生產(chǎn)工廠各種內(nèi)燃機(jī)燃煤、煤油、燃?xì)忮仩t與工業(yè)爐油漆、涂料噴涂作業(yè)，使用含有機(jī)黏合劑的作業(yè)各種有機(jī)物的燃燒與加熱裝置、運(yùn)輸裝置及貯存裝置食品、油脂、皮革、毛的加工部門糞便池、沼氣池、發(fā)酵池及垃圾處理站4、種類分類VOCs烷烴類乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、環(huán)己烷烯烴類乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、異戊二烯、環(huán)戊烯芳香烴及其衍生物苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯、苯乙烯、苯酚醛和酮類甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲基丙酮、乙基丙酮脂肪烴丙烯酸甲脂、鄰苯二甲酸二丁脂、醋酸乙烯醇甲醇、乙醇、異戊二醇、丁醇、戊醇乙二醇衍生物甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、甲氧基丙醇酸和酸酐乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、鄰苯二甲酸酐胺和酰胺苯胺、二甲基甲酰胺VOCS排放總量中：80％來源于溶劑使用、運(yùn)輸和VOCS儲存過程。5.VOCs的危害（1）大多數(shù)有毒，部分有致癌性；（2）大氣中的氮氧化物、VOCs與氧化劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧。（3）鹵烴類VOCs可破壞臭氧層。

揮發(fā)性有機(jī)物的毒害作用有機(jī)污染物癥狀影響苯、甲苯、乙苯、環(huán)己酮失眠、煩躁、癡呆、沒精神神經(jīng)障礙丙酮運(yùn)動障礙、四肢末端感覺異常末梢神經(jīng)障礙甲醛、200＃溶劑、甲苯、二甲苯腹瀉、便秘、惡心消化器官障礙丁醇、丙酮、烴類出汗異常、手足發(fā)冷、易疲勞自律神經(jīng)障礙氯苯、200＃溶劑皮炎、哮喘、自身免疫病變免疫系統(tǒng)障礙200＃溶劑、醋酸丁酯、醋酸乙酯、甲醛、丙酮結(jié)膜發(fā)炎視覺障礙醋酸丁酯、200＃溶劑喉痛、口干、咳嗽呼吸道障礙蒸氣壓及蒸發(fā)VOCs污染預(yù)防VOCs污染控制方法和工藝6.主要內(nèi)容VOCs污染預(yù)防VOCs控制技術(shù)1、防止泄漏為主的預(yù)防性措施替換原材料改變運(yùn)行條件更換設(shè)備等2、末端治理為主的控制性措施VOCs控制方法和工藝燃燒法吸收（洗滌）法冷凝法吸附法生物法一、燃燒法及催化燃燒法（Combustion）

1、VOCs燃燒轉(zhuǎn)化原理及燃燒動力學(xué)

1）特點(diǎn)：適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)，不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量。

2）燃燒反應(yīng)，如

Q——反應(yīng)時放出的熱量，KJ。燃燒熱：每摩爾燃料燃燒時放出的熱量，KJ/mol。3）燃燒動力學(xué)單位時間VOCs減少量式中：r——燃燒速率；

k’——燃燒動力學(xué)速率常數(shù)；

CVOCs——VOCs的濃度；

CO2——O2的濃度；

n——反應(yīng)級數(shù)。由于氧氣濃度遠(yuǎn)高于VOCs濃度其中：k——化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)，可由阿累尼烏茲方程求取。（10-1）（表10-8）例：試計(jì)算燃燒溫度分別為538、649和760oC時，去除廢氣中99.9%的苯所需的時間。解：假設(shè)燃燒反應(yīng)為一級，即n=l，對式（10-1）積分，得

當(dāng)T=5380C時，由表10-8，得k=0.00011/s，代入上式，得

同理可求得T=649、7600C時所需的燃燒時間分別為49s、0.2s。4）燃燒與爆炸燃燒極限濃度范圍＝爆炸極限濃度范圍混合氣體的爆炸極限范圍2、燃燒工藝1）直接燃燒——可燃有害組分當(dāng)作燃料

特點(diǎn)：適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣。

設(shè)備：燃燒爐、窯、鍋爐

燃燒產(chǎn)物：CO2和H2O。

燃燒溫度：1100oC左右2）熱力燃燒（ThermalCombustion)

特點(diǎn)：適于低濃度可燃有機(jī)廢氣的凈化。

燃燒溫度：較低，540～820oC。

燃燒裝置：普通燃燒爐、熱力燃燒爐。

燃燒產(chǎn)物：CO2和H2O。燃燒過程：輔助燃料燃燒，廢氣與高溫燃?xì)饣旌希趸?。必要條件：溫度、停留時間、湍流混合。3）催化燃燒（CatalyticCombustion）特點(diǎn)：加入催化劑（Pt，Pd)，燃燒溫度降低（300～450oC），輔助燃料消耗少，對可燃組分濃度和熱值限制較小。催化劑品種活性組分含量2000h-1下90%轉(zhuǎn)化溫度/℃最高適使用溫度/℃Pt-Al2O3Pb-Al2O3Pb-Ni、Cr絲或網(wǎng)Pd-蜂窩陶瓷Mn、Cu-Al2O3Mn、Cu、Cr-Al2O3Mn-Cu、Co-Al2O3Mn-Fe-Al2O3稀土催化劑錳礦石顆粒0.1~0.50.1~0.50.1~0.50.1~0.55~105~105~105~105~105~1025~355~105~1025~35

250~300250~300250~300250~300350~400350~400350~400350~400350~400350~400300~350350~400350~400300~350

650650650650650650650650650700500650700500具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置催化燃燒特點(diǎn):進(jìn)入催化燃燒裝置的氣體首先要經(jīng)過預(yù)