Katalüütilise põlemise tehnoloogia

Katalüütilise põlemise tehnoloogia

1 Tehniline taust

Majanduslik ja sotsiaalne areng ning nõudlus industrialiseerimise järele muudavad katalüütilise tehnoloogia, eriti katalüütilise põlemistehnoloogia, üha enam asendamatuks tööstustehnoloogia vahendiks ning inimeste elatustaseme paranemise ja nõudluse kasvuga jätkab katalüütiline tööstus sisenemist tuhandetesse leibkondadesse, inimeste ellu. Katalüütilise põlemise uurimine sai alguse plaatina katalüütilise toime avastamisest metaani põlemisel. Katalüütiline põlemine mängib väga olulist rolli põlemisprotsessi parandamisel, reaktsioonitemperatuuri vähendamisel, täieliku põlemise soodustamisel ning toksiliste ja kahjulike ainete moodustumise pidurdamisel ning seda on laialdaselt kasutatud tööstusliku tootmise ja igapäevaelus paljudes aspektides.

2.Katalüütilise põlemise olemus ja eelised

Katalüütiline põlemine on tüüpiline gaasi-tahkefaasiline katalüütiline reaktsioon, mis vähendab katalüsaatori abil reaktsiooni aktiveerimisenergiat, nii et see põleb leegita madalal süttimistemperatuuril 200–300 ℃. Orgaanilise aine oksüdatsioon toimub tahke katalüsaatori pinnal, tekitades samal ajal CO2 ja H2O ning vabastades palju soojust, kuna oksüdatsioonireaktsiooni temperatuur on madal. Seetõttu pärsitakse õhus sisalduvat N2 kõrge temperatuuriga NOx moodustumist. Veelgi enam, tänu katalüsaatori selektiivsele katalüüsile on võimalik piirata lämmastikku sisaldavate ühendite (RNH) oksüdatsiooniprotsessi kütuses, nii et enamik neist moodustab molekulaarse lämmastiku (N2).

Võrreldes traditsioonilise leekpõletusega on katalüütilisel põlemisel suured eelised:

(1) Süttimistemperatuur on madal, energiatarve on madal, põlemist on lihtne stabiilseks muuta ja isegi oksüdatsioonireaktsiooni saab pärast süttimistemperatuuri ilma välise soojusülekandeta lõpule viia.

(2) Kõrge puhastustõhusus, madal saasteainete heite tase (nt NOx ja mittetäielikud põlemisproduktid jne).

(3) Suur hapnikukontsentratsiooni vahemik, madal müratase, sekundaarne saaste puudub, mõõdukas põlemine, madalad tegevuskulud ja mugav töökorraldus

3 Tehnoloogia rakendus

Naftakeemia-, värvi-, galvaniseerimis-, trüki-, katmis-, rehvitootmise ja muude tööstusharude tootmisprotsess hõlmab lenduvate orgaaniliste ühendite kasutamist ja emissiooni. Kahjulikud lenduvad orgaanilised ühendid on tavaliselt süsivesinikühendid, hapnikku sisaldavad orgaanilised ühendid, kloor, väävel, fosfor ja halogeen orgaanilised ühendid. Kui need lenduvad orgaanilised ühendid suunatakse ilma töötlemiseta otse atmosfääri, põhjustavad need tõsist keskkonnareostust. Traditsioonilistel orgaaniliste heitgaaside puhastusmeetoditel (nagu adsorptsioon, kondensatsioon, otsepõletus jne) on puudusi, näiteks kerge tekitada sekundaarset reostust. Traditsiooniliste orgaaniliste heitgaaside puhastusmeetodite puuduste ületamiseks kasutatakse orgaanilise heitgaasi puhastamiseks katalüütilist põletusmeetodit.

Katalüütiline põlemismeetod on praktiline ja lihtne orgaaniliste heitgaaside puhastamise tehnoloogia, tehnoloogiaks on katalüsaatori pinnal olevate orgaaniliste molekulide sügav oksüdeerimine kahjutuks süsinikdioksiidiks ja veemeetodiks, mida tuntakse ka katalüütilise täieliku oksüdatsiooni või katalüütilise sügavoksüdatsiooni meetodina. Leiutis käsitleb tööstusliku benseeni heitgaasi katalüütilist põletustehnoloogiat, milles kasutatakse odavat mitteväärismetallkatalüsaatorit, mis koosneb põhiliselt CuO, MnO2, Cu-mangaani spinelist, ZrO2, CeO2, tsirkooniumi ja tseeriumi tahke lahusest, mis võib oluliselt vähendada katalüütilise põlemise reaktsioonitemperatuuri, parandada katalüütilist aktiivsust ja pikendada oluliselt katalüsaatori eluiga. Leiutis käsitleb katalüütilist põlemiskatalüsaatorit, mis on katalüütiline põlemiskatalüsaator orgaanilise heitgaasi puhastustöötlemiseks ja koosneb plokkstruktuuriga kärgstruktuuriga keraamiline kandekarkass, selle peal olev kate ja väärismetallist aktiivne komponent. Katalüsaatori kate koosneb komposiitoksiidist, mis on moodustatud Al2O3, SiO2 ja ühest või mitmest leelismuldmetalli oksiidist, seega on sellel hea kõrge temperatuur vastupanu. Väärismetallide aktiivsed komponendid laaditakse immutusmeetodil ja efektiivne kasutusmäär on kõrge.