（元琛科技）揮發(fā)性有機物（VOCs）無處不在，存在于化工、醫(yī)藥、涂裝、印刷，還存在于紡織生產(chǎn)、污泥處理等等行業(yè)。很多以前沒有聽到過的行業(yè)都有VOCs的問題。涂料中的VOCs成分非常復(fù)雜；污泥處理中的VOCs更加復(fù)雜，石化行業(yè)通常是難催化的烷烴。化工、石化行業(yè)雖然面臨比較難催化的烷烴，但是化學(xué)成分是明確的，而且通常是不會變化的。而印刷行業(yè)、噴涂行業(yè)，VOCs成分連業(yè)主都說不清楚，往往含有二氯甲烷，二氯乙烷難催化易中毒的物質(zhì)。因此，對于VOCs處理，不管是哪一種技術(shù)，前期工作是非常重要的，即使是RTO也不是萬能的。
催化燃燒技術(shù)作為最新的VOCs處理工藝之一，因為其凈化率高，燃燒溫度低（一般低于350℃），燃燒沒有明火，不會有NOx等二次污染物的生成，安全節(jié)能環(huán)保等特點，近些年市場應(yīng)用有了長足的發(fā)展。作為催化燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，催化劑的合成技術(shù)及應(yīng)用規(guī)則就顯得尤為重要，元琛科創(chuàng)研究院自2019年批準(zhǔn)設(shè)立以來，圍繞VOCs廢氣高效綠色凈化技術(shù)，以綠色催化劑和清潔制備工藝為研發(fā)重點，開展相關(guān)工作，為持續(xù)優(yōu)化催化劑及催化燃燒系統(tǒng)提供先進的技術(shù)支持。
1、催化燃燒的反應(yīng)原理
“催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，其實質(zhì)是活性氧參與深度氧化。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時富集表面上的反應(yīng)物分子以提高反應(yīng)速率。借助于催化劑，有機廢氣可以在較低的起燃溫度下進行無焰燃燒，并氧化分解成和，同時釋放出大量的熱能。
2、什么是低溫催化劑
低溫催化劑性能指標(biāo)：
起燃溫度≤200℃
氧化轉(zhuǎn)化效率≥95%
孔密度200-400cpsi
抗壓強度≥8MPa
元琛科技低溫VOCs催化劑
3、催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中的作用與影響
通常VOCs的自燃燒溫度較高，通過催化劑的活化，可降低VOCs燃燒的活化能，從而降低起燃溫度，減少能耗，節(jié)約成本。另外：一般（無催化劑存在）的燃燒溫度都會在600℃以上，這樣的燃燒會產(chǎn)生氮氧化物，就是常說的NOx, 這也是要嚴(yán)格控制的污染物。催化燃燒是沒有明火的燃燒，一般低于350℃，不會有NOx生成，因此更為安全和環(huán)保。
4、什么是空速？影響空速的因素有哪些
在VOCs催化燃燒系統(tǒng)中，反應(yīng)空速通常指體積空速（GHSV），體現(xiàn)出催化劑的處理能力:反應(yīng)空速是指規(guī)定的條件下，單位時間單位體積催化劑處理的氣體量，單位為m3/(m3催化劑•h)，可簡化為h-1。例如產(chǎn)品標(biāo)注空速30000 h-1：代表每立方催化劑每小時能處理30000 m3廢氣?？账袤w現(xiàn)出催化劑的VOCs處理能力，因此和催化劑的性能息息相關(guān)。
5、貴金屬負(fù)載量與空速的關(guān)系。貴金屬含量是越高越好嗎？
貴金屬催化劑的性能與貴金屬的含量、顆粒大小和分散度相關(guān)。理想狀態(tài)下，貴金屬高度分散，此時的貴金屬以極小的顆粒（幾個納米）存在于載體上，貴金屬得到最大程度的利用，此時催化劑的處理能力與貴金屬含量成正相關(guān)。然而當(dāng)貴金屬含量高到一定程度后，金屬顆粒容易聚集長大成為較大的顆粒，貴金屬與VOCs的接觸面反倒下降，大部分貴金屬被包在內(nèi)部，此時增加貴金屬含量反而不利于催化劑活性的提高。
6、氣體燃燒后，氣體體積膨脹對空速的影響
穩(wěn)定運行狀態(tài)下，氣體體積膨脹對空速影響不大，因為一般而言VOCs含量不高，僅僅這部分氣體的膨脹，體積流量的增加很少。
7、納米級催化劑的優(yōu)勢是什么
納米催化劑是指催化劑的有效成分（比如貴金屬）以納米的尺度分散在載體上，催化劑的有效成分盡可能多地暴露在氣體中，使兩者的接觸機會大大增加，這樣的催化劑一般性能更為優(yōu)越。
8、起燃溫度和完全轉(zhuǎn)化溫度的定義，以及與廢氣濃度的關(guān)系
起燃溫度：凈化率達(dá)到10%所需要的溫度
完全轉(zhuǎn)換溫度：凈化率>98%所需要的溫度
T50溫度:凈化率達(dá)到50%所需的溫度
T90溫度:凈化率達(dá)到90%所需的溫度
催化燃燒一經(jīng)點起燃將在很短時間內(nèi)達(dá)到高溫，而廢氣的濃度達(dá)到一定程度后，其反應(yīng)放熱可實現(xiàn)自熱催化反應(yīng)。
9、催化劑的堆碼方式
在壓降允許的范圍內(nèi)，催化劑應(yīng)按照“高瘦型”方式堆放，高徑比應(yīng)大于1.5。否則靠器壁的催化劑的利用率會較低，影響整體催化劑床層的催化效果?？椎琅c氣體流向一致，保持一定孔道長度，各段催化塊應(yīng)錯開擺放，四邊與反應(yīng)器爐壁接觸部位應(yīng)采用鋼骨架折邊或采用耐高溫材料密封防止廢氣漏通。
10、廢氣預(yù)處理可延長催化劑和催化燃燒設(shè)備的壽命，原因分析
廢氣可能含有一些對催化劑有害成分，如果已知有這樣的化學(xué)物質(zhì)存在，則要對廢氣做預(yù)處理，否則這些有害成分會對催化劑的壽命產(chǎn)生很大影響。
廢氣應(yīng)經(jīng)過預(yù)處理（除塵除油除濕）再通入催化燃燒倉。
此外，灰塵、積碳及高沸粘性物附著于催化劑表面，覆蓋催化劑活性位點，會導(dǎo)致催化劑催化作用，因此，應(yīng)盡量避免灰塵及高沸粘性物的引入。較高濕度環(huán)境中，水蒸氣和油霧漆霧在高溫下容易與催化劑發(fā)生作用，造成催化劑燒結(jié)失活，因此應(yīng)盡量減少水蒸氣和油霧漆霧進入催化劑床層。
11、催化燃燒系統(tǒng)廢氣濃度控制的重要性
合適的廢氣濃度可以保證催化燃燒系統(tǒng)安全高效的處理廢氣，同時有利于延長設(shè)備和催化劑的使用壽命。
濃度過低：大量的能量用于加熱空氣，能耗高，反應(yīng)放熱不足以維持系統(tǒng)的自熱燃燒，這種工況建議對廢氣進行濃縮即采用吸附濃縮-高溫脫附-催化燃燒的工藝。
濃度過高：燃爆風(fēng)險，溫升過高，燃燒溫度過高（長時間高于600度），對設(shè)備和催化劑都有傷害，造成催化劑燒結(jié)，這種工況建議加新風(fēng)稀釋廢氣至爆炸下限以下，否則整個系統(tǒng)都有安全風(fēng)險。
12、催化燃燒設(shè)備啟動和停車注意事項
系統(tǒng)啟動前，新鮮空氣預(yù)熱催化劑，然后預(yù)熱廢氣至250度以上方可引入催化燃燒系統(tǒng)；系統(tǒng)停車前，先切斷廢氣，繼續(xù)加熱催化劑并通入新鮮空氣，保溫0.5小時，再切斷電源。
13、催化劑中毒說明
某些化學(xué)物質(zhì)會使催化劑中毒，例如含磷，硫，鉛，汞，砷及鹵素等的有機或無機物對催化劑的破壞作用很強，將導(dǎo)致催化劑的永久性失活，無法恢復(fù)活性。我司催化劑一般要求其總中毒物質(zhì)含量低于500PPM。
14、催化劑積碳的處理
可將催化劑在新鮮空氣中，加熱至500℃，保持2-4小時，可除去或部分除去積碳。
15、影響催化劑壽命的因素
催化劑的使用請嚴(yán)格遵照催化劑的使用工況說明。影響催化劑壽命的因素有：廢氣的預(yù)處理狀況即廢氣的潔凈度，催化燃燒系統(tǒng)的溫度，鹵素和催化劑的毒物，以及催化燃燒設(shè)備的操作規(guī)程等。
元琛科技實施的催化燃燒工程
16.關(guān)于催化劑使用選型及其資料收集
對催化燃燒技術(shù)，前期VOCs廢氣成分和濃度等資料收集工作尤其重要。所以，需要催化劑供應(yīng)商具有強大的技術(shù)服務(wù)能力。
服務(wù)體現(xiàn)在如下幾個方面：
1.能否采用催化燃燒技術(shù)（廢氣成分、濃度、含量、工況標(biāo)況等）；
2.用什么樣的催化劑（是否含硫、含氯）；
3.涂料溶劑的催化性能測試（小時實驗室工況模擬測試）；
4.提供催化劑的基本參數(shù)和注意問題（溫度及廢氣負(fù)荷、工況標(biāo)況）；
5.催化燃燒設(shè)備使用過程中涉及催化劑的一系列服務(wù)；
6. 催化劑失活原因分析等。
由于業(yè)主單位使用的涂料、稀釋劑經(jīng)常變化，所以我們經(jīng)常會收到測試的請求，我們每年的測試量估計在幾百個樣品，為業(yè)主判斷能否安全采用催化燃燒技術(shù)。此外，使用過的催化劑的性能測試也是常規(guī)工作，通過催化劑性能測試，給業(yè)主提供建議，盡量為業(yè)主節(jié)約開支；通過催化性能測試加上其它表征技術(shù)，分析催化劑失活的原因。
總之，通過強大的技術(shù)服務(wù)，能夠避免很多差錯，讓催化燃燒設(shè)備使用的更加有效，給客戶創(chuàng)造價格。
元琛科技不同VOCs催化燃燒催化劑
