催化燃烧技术在石化企业VOCs处理中的进展

催化燃烧技术是目前工业上最有效的处理低浓度挥发性有机物（VOCs）技术之一.文章介绍了石化企业催化燃烧技术中常用催化剂活性和载体,综述了近年来VOCs催化燃烧催化剂的国内外研究近况,指出未来可以应用到工业化中的新兴催化剂.     

催化燃烧技术处理有机废气研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)主要来源于工业生产,不仅对生态环境和人体健康造成危害,还会造成浪费。催化燃烧技术是近年来兴起的污染治理技术,具有费用低、净化效率高,无二次污染等特点。本文介绍了催化燃烧技术所用催化剂种类、催化燃烧不同工艺的特点,并对催化燃烧技术在有机废气处理方面的应用进行展望。     

燃烧处理挥发性有机污染物的研究进展

随着环境问题的日益严重,治理作为PM_2.5前体的挥发性有机物（VOCs）越来越受到重视,燃烧法是目前常用的处理VOCs污染物技术之一。本文从燃烧的机理出发综述了燃烧法处理VOCs的研究进展,将燃烧法分为两大类,即非催化燃烧法和催化燃烧法。非催化燃烧法中从燃烧方式出发,总结了直接燃烧法、蓄热式热力燃烧法、多孔介质燃烧法的研究进展,并对燃烧影响因素进行了综述。在催化燃烧法中阐述了贵金属催化剂、非贵金属催化剂和复合金属氧化物催化剂的研究进展,探讨了催化剂的失活问题,分析了每种催化剂的优势与不足。贵金属催化剂活性高,但是价格昂贵、稳定性差;非贵金属催化剂价格低廉、寿命长,但是起燃温度高;复合金属氧化物催化剂活性高、抗毒性强,但是制备工艺复杂。最后基于目前的研究现状和不足,展望了未来燃烧法处理VOCs的研究方向为：结合实际应用的工艺条件和催化燃烧的机理,制备出活性高、价格低廉、抗毒性强和寿命长的催化剂用于蓄热式催化燃烧技术;将催化燃烧和多孔介质燃烧相结合,开发出高效、稳定、经济的燃烧技术处理VOCs污染物。     

催化燃烧技术进展

利用催化燃烧技术,可使燃料和有害尾气在催化剂表面进行转化,燃烧效率达99.9％。文中介绍了催化燃烧对催化体系、活性组分、载体和支承体的要求以及在实际应用中高、中、低温催化燃烧的使用条件。     

微型燃烧器内甲烷预混催化燃烧的数值研究

微尺度燃烧存在热量损失大、易熄火、燃烧不完全、转化效率不高等问题,因此对微型燃烧器内甲烷的燃烧采取预混催化燃烧方式来提高燃烧的稳定性和转化效率,为微型发动机碳氢燃料燃烧技术奠定基础。采用连续介质层流有限速率模型和二阶离散方法对微型燃烧器微流道内的催化燃烧、流动和传热进行了三维数值模拟。结果表明,甲烷质量流量和过量空气系数对催化转化效率有一定影响,壁面温度是影响催化转化效率的主要因素。甲烷质量流量、壁面温度与最佳过量空气系数之间具有一定的变化关系。可根据催化温度选择富燃料或富氧燃烧方式来提高微尺度催化转化效率。恒壁温边界条件下,催化燃烧主要发生在燃烧腔的下壁面。     

天然气催化燃烧红外设备在涂料固化中的应用

介绍了天然气催化燃烧红外辐射固化技术的原理、优点,国内红外线固化技术,以及天然气催化燃烧红外线固化技术在工业化项目的应用案例。     

甲烷催化燃烧反应工艺研究进展

甲烷催化燃烧是一种清洁高效的甲烷燃烧技术,在节能减排中具有重要的应用价值。从催化剂、反应工艺和过程强化等方面对近年来甲烷催化燃烧技术进行综述,重点介绍颗粒催化剂固定床反应工艺、整体式催化剂反应工艺、流化床反应工艺和吸放热耦合反应工艺研究进展。用于固定床反应器的颗粒催化剂主要为负载型贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性好,起燃温度低,适合低浓度甲烷的催化燃烧。非贵金属氧化物催化剂耐高温性好,适合较高浓度甲烷燃烧体系。整体式催化剂的甲烷催化燃烧反应工艺中,最常用的是蜂窝陶瓷和金属合金等整体式催化剂的多段式催化燃烧反应器的设计。设计直接采用多段式整体催化剂,催化剂的位置不同,发挥的催化作用也不同。流化床催化燃烧装置具有燃烧过程接触面积广、热容量大和换热效率高等特点,可有效避免传统的固定床催化燃烧反应工艺存在的问题,非常适合应用于低浓度甲烷的催化燃烧过程。利用甲烷催化燃烧强放热的特点,将催化燃烧产生的热量进行时间或空间的耦合,可以开发出吸-放热耦合反应工艺。其中,固定床催化反应器中的流向变换强制周期操作作为一种高效的过程强化技术,在节约反应器成本的同时,可以提高反应热量的利用率。     

挥发性有机化合物催化燃烧研究进展

挥发性有机化合物是空气污染的主要物质之一,催化燃烧是高效处理VOCs的一种主要技术。本文从催化燃烧的反应机理、催化剂活性组分和催化剂载体这几个方面,对近年来催化燃烧处理VOCs的研究进行了综述。     

催化氧化日用制品的研究 Ⅰ.怀暖器催化剂的研制

利用燃料在燃烧催化剂上的催化无焰燃烧反应,研制出可供人体取暖用的袖珍式催化怀炉取暖器。文中主要介绍了所用催化剂的研制结果,并讨论了催化燃烧技术的应用开发前景。     

Advance in non-noble metal catalysts for catalytic combustion of volatile organic compounds

催化燃烧是实现挥发性有机物（VOCs）高效燃烧的一种处理技术。本文综述了近年来催化燃烧处理VOCs用非贵金属催化剂,包括单一过渡金属氧化物催化剂、复合过渡金属氧化物催化剂以及钙钛矿型催化剂的研究进展。重点综述了水蒸气对催化燃烧VOCs反应过程的影响。提出高效非贵金属催化剂的研制需结合实际应用中的工艺条件,催化机理和优化制备过程是催化燃烧VOCs用非贵金属催化剂深入研究的重点和主要方向。     

天然气催化燃烧器独石通道内气体温度分布

研究了天然气催化燃烧器蜂窝状独石通道内气体温度分布。由于催化反应区在独石通道内10 mm左右基本结束,将催化剂独石长度减至20 mm进行实验,由于在高热强度下燃烧不易稳定,为降低独石入口前端腔内混合气温度,将一块20 mm长的无催化剂独石连接在镀钯催化剂独石的入口前组成组合催化剂独石,发现组合催化剂独石燃烧稳定。     

Development of a catalytically assisted combustor for a gas turbine

A catalytically assisted low NO_x combustor has been developed which has the advantage of catalyst durability. This combustor is composed of a burner section and a premixed combustion section behind the burner section. The burner system consists of six catalytic combustor segments and six premixing nozzles, which are arranged alternately and in parallel. Fuel flow rate for the catalysts and the premixing nozzles are controlled independently. The catalytic combustion temperature is maintained under 1000°C, additional premixed gas is injected from the premixing nozzles into the catalytic combustion gas, and lean premixed combustion at 1300°C is carried out in the premixed combustion section. This system was designed to avoid catalytic deactivation at high temperature and thermal or mechanical shock fracture of the honeycomb monolith. In order to maintain the catalyst temperature under 1000°C, the combustion characteristics of catalysts at high pressure were investigated using a bench scale reactor and an improved catalyst was selected for the combustor test. A combustor for a 20 MW class multi-can type gas turbine was designed and tested under high pressure conditions using LNG fuel. Measurements of NO_x, CO and unburned hydrocarbon were made and other measurements were made to evaluate combustor performance under various combustion temperatures and pressures. As a result of the tests, it was proved that NO_x emission was lower than 10 ppm converted at 16% O₂, combustion efficiency was almost 100% at 1300°C of combustor outlet temperature and 13.5 ata of combustor inlet pressure.     

催化燃烧中表面反应-气相反应间相互作用及其对均质压燃发动机着火特性的影响

通过对微元管中甲烷在铂表面的催化燃烧过程的数值计算,分析了当混合气入口压力很高时气相反应对整个催化燃烧过程的影响;通过敏感度分析,找出了对异相着火及气相着火起主要作用的基元反应步.结果表明,在异相着火过程中起主要作用的基元反应步为甲烷与氧气在催化剂表面的吸附反应及氧气的解吸反应,在气相着火过程中起主要作用的基元反应步为OH·及水的吸附与解吸反应.对活塞顶涂有铂催化剂的均质压燃（HCCI）发动机的燃烧过程进行了数值模拟,分析了催化效应及关键表面反应基元步对HCCI发动机着火时刻以及燃烧过程中中间组分的影响,结果表明,催化反应能促进混合气的着火,缩短着火延迟时间,对HCCI发动机着火时刻起主要影响的表面反应为OH·及水的吸附与解吸反应.     

生物质炭化热解气催化重整制取费-托合成气研究进展

生物质热解气是一种高热值的可燃气体,具有重要的开发利用价值,但由于其复杂的组分,多焦油和CO₂、CH₄等成分对热解气化过程以及相关的设备都有较大的危害,而冷凝下来形成的黏稠液体易造成管道堵塞,直接燃用产生的炭黑会造成环境污染,成为制约热解气进一步开发利用的主要因素。本文分析了热解气催化重整制取费-托合成气的可行性,分别介绍了连续和分段式热解-催化重整设备,镍基、钙基、铁基、碱金属类、生物炭等催化剂,以及热解气分离提纯技术等方面的研究现状,分析了目前热解气制取费-托合成气研究中存在的催化重整设备规格不统一、缺乏相关的行业标准、不同催化剂与催化剂助剂的催化重整效果、机理尚不明确等问题,并提出了采用分段式热解-催化重整设备,并以炭化产品生物炭作为催化重整催化剂的未来研究方向,开辟了生物质炭化热解气开发利用的新途径。     

Test results of a catalytically assisted combustor for a gas turbine

A catalytically assisted ceramic combustor for a gas turbine was designed and tested to achieve low NO_x emissions. This combustor is composed of a burner and a ceramic liner. The burner consists of an annular preburner, six catalytic combustor segments and six premixing nozzles, which are arranged in parallel and alternately. In this combustor system, catalytic combustion temperature is controlled under 1000 °C, premixed gas is injected from the premixing nozzles to the catalytic combustion gas and lean premixed combustion over 1300 °C is carried out in the ceramic liner. This system was designed to avoid catalyst deactivation at high temperature and thermal shock fracture of the ceramic honeycomb monolith of the catalyst. A 1 MW class combustor was tested using LNG fuel. Firstly, NO_x emissions from the preburner were investigated under various pressure conditions. Secondly, two sets of honeycomb cell density catalysts and one set of thermally pretreated catalysts ware applied to the combustor, and combustion tests were carried out under various pressure conditions. As a result, it was found that the main source of NO_x was the preburner, and total NO_x emissions from the combustor were approximately 4 ppm (at 16% O₂) at an adiabatic combustion temperature of 1350 °C and combustor inlet pressure of 1.33 MPa.     

载体孔道密度对天然气催化燃烧的影响

制备了不同载体孔道密度的Pd/γ-Al_2O_3和六铝酸盐蜂窝催化剂,在自行设计的催化燃烧实验装置上进行了天然气催化燃烧实验。考察了载体孔道密度、空燃比和燃气流量对催化燃烧效果的影响。结果表明,载体孔道密度影响孔道内壁面反应和气相反应变化以及燃烧流体孔道内的流动及燃烧过程的传热传质,当载体孔道密度为200目时,流速减小,加强了气流与壁面上的浓度边界层中反应物质的交换,温度峰值增大,HC排放少;载体孔道密度为400目,气相反应减少,不会产生局部高温区,NO_x排放小。空燃比影响催化反应炉内各床层轴心温度以及炉内温度峰值的出现位置。随着燃气流量的增加,温度随之上升,1200℃以上时会产生较多的NO_x。     

焦炉气催化部分氧化的数值模拟

利用F luent中标准κ-ε模型和多孔介质模型对焦炉气催化部分氧化转化炉进行模拟计算。整个反应床层分为氧化反应区和转化区,氧化反应区主要发生燃烧反应;转化区则装填催化剂,发生甲烷重整反应。通过模拟计算给出了转化炉内温度分布、压力分布、组分摩尔分数分布。转化炉出口的温度与气体摩尔分数与Aspen P lus软件模拟结果相吻合。表明CFD模拟结果是准确的,可用于焦炉气催化部分氧化转化炉的工艺和结构设计中。     

含氰化氢废气治理研究进展

氰化氢（HCN）是一种危害人体健康和大气环境的剧毒污染物,任何含氮物质和含氮燃料的燃烧、化工生产、冶金、汽车尾气排放等都能释放含HCN的废气。本文综述了近年来脱除HCN方面的研究进展,评述了各种脱氰方法包括吸收、吸附、燃烧、催化氧化、催化水解等技术的原理、适用对象及各种方法的优缺点。结果表明：吸收和燃烧法具有净化效率高、工艺简单等优点,对处理高浓度含氰废气有较大优势;其它方法的脱氰剂虽起活温度高、再生较为困难,但二次污染小,适用于气体的精细脱氰。今后各种技术的联合应用不仅能实现复杂气分下工业废气中HCN的逐级净化,而且能综合回收利用尾气中高浓度CO作为燃料和化工原料气。虽然各技术的联合应用在投资成本和工艺控制方面还有一定难度,但却具有较大的发展前景,是今后含氰化氢废气脱除的新趋势。     

天然气催化燃烧催化剂的研究进展

分析了以天然气作能源燃烧时，催化燃烧具有火焰燃烧不可比拟的优越性；进而对天然气催化燃烧使用的催化剂进行了研究探讨；提出了今后研究开发燃烧催化剂的努力方向。     

天然气催化燃烧在红外加热技术方面的应用

介绍了天然气催化燃烧红外辐射加热技术在工业上的应用和研究现状。该技术克服了一般天然气红外辐射加热燃烧温度高、容易回火、NOx、CO和UHC排放量高等缺点,通过粮食处理、喷漆干燥和杀灭害虫等实例说明该技术在工业中的广泛应用。该技术常用催化剂为纤维催化剂,催化剂活性组分为Pd或Pt,载体纤维包括陶瓷纤维、玻璃纤维和金属纤维等。纤维催化剂气体阻力小,比表面积大,容易成形和安装,其研究和开发较快,并得到广泛应用。