摘 要

介绍了挥发性有机化合物（VOCs）废气处置用催化点火装置的结构与工作道理，，并结合装置的利用实例来对催化点火设备进行分析与钻研。。凭据现行有关大气尺度的要求与现实工况，，对催化点火装置在废气处置过程中所体现的优势与尚需改进之处进行了总结。。

挥发性有机化物（VOCs）是甲Ben、、、二甲Ben等通例烃类化合物，，硫氨有机化合物等[1]。。有机废气容易与大气中的氮氧化物反映天生 O3 并形成光化学烟雾，，会对人体健康产生有害影响，，因而 VOCs 废气的处置受到了列国的高度器重，，蓬勃国jia近年陆续颁布了有关的法令以限度 VOCs 的排放。。

2017年VOCs的排放量已超过3100 万 t [2]，，其起源重要有固定源与移动源2 种。。移动源排放重要集中在汽车、、、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气。。固定源的种类好多，，重要为石油化工工艺过程和贮存设备等的排出物及各类使用有机溶剂的场所，，如喷漆、、、印刷、、、金属除油和脱脂、、、黏合剂、、、制药、、、塑料和橡胶加工等。。全国各地对于 VOCs废气的排放有着严格的节制，，陆续颁布了新的VOCs 排放尺度。。通例处置 VOCs 废气选取前端回收技术或后端氧化分化2种方式，，前者选取物理步骤，，在—定温度与压力下，，通过冷凝、、、吸收剂、、、吸附剂或拥有选择性的膜对VOCs进行分离；；；而氧化分化技术则是通过生化法，，利用光、、、热、、、催化剂或微生物对VOCs进行氧化分化，，并天生CO2与H2O。。氧化分化VOCs的步骤通常有直接点火法、、、蓄热式点火法、、、催化点火法等。。其中，，催化点火法的道理是通过使加热至—定温度的 VOCs废气与装置内的贵金属催化剂进行接触并产生催化氧化反映，，将有机物氧化天生没害的 CO2与H2O，，达到除去VOCs主张的一种设备与工艺。。

1 催化点火装置介绍

催化点火装置是一种通过氧化催化剂对加热至—定温度的废气催化氧化，，使其天生没害的 CO2 与 H2O 的工艺设备。。与传统蓄热点火、、、直燃式热氧化炉相比，，拥有热耗低、、、处置效能高（≥95%）的特点。。常用的催化点火装置凭据氧化催化剂的佳工作温度（250~400 ℃），，可实现低温氧化废气中的 VOCs，，并大大节俭处置废气的运行成本。。

1.1 催化点火装置道理

催化点火装置的结构及处置流程如图 1 所示。：：： VOCs 废气进入装置入口，，经过滤器过滤后进入换热器室进行热互换，，再进入点火器室对废气进行预加热（点火用氧气为废气中所含有的空气，，也可通过旁路风阀补充空气），，待加热至 350 ℃后由送风机将预热气体抽至催化剂室进行催化氧化。。由于部门废气中含有硫、、、硅、、、磷等元素，，会使贵金属催化剂中毒，，因而预加热后的废气在进入催化剂室前需进行预处置。。当处置后的废气进入催化剂室并与氧化催化剂接触时，，催化剂将废气中的 VOCs 氧化分化成CO2 和 H2O。。处置后的没害气体将被送入一次换热器，，与从入口来的废气进行热互换，，达到节约热源的主张。。风机选取耐高温型号，，搁置于设备本体下游部门，，主张在于使上游蹊径形成负压，，预防气体泄漏。。装置排气口预设取样孔，，用于对处置后的废气进行成分检测。。

1.2 催化点火装置安全性预防

由于催化点火装置在点火室当选取明火对废气进行预热，，因而需思考废气的有关安全措施：：：

（1）废气中 VOCs 含量需节制在 LEL（爆炸下限）的 25%以下，，以预防爆炸或火警。。

（2）回火节制：：：为预防回火，，在设计管道尺寸时应使废气的低流速始终大于回火速度，，或在前期管道主路设置减压阀，，使进气压力始终高于下游气体压力。。

（3）其他安全措施：：：选取回火预防器、、、稀释空气等步骤。。

（4）设置轻故障或重故障报警及安全联锁节制系统，，当有回火情况产生时，，蜂鸣器将发出警报批示。。

1.3 催化点火装置的优弊端

催化点火废气处置技术是 20 世纪 40 年代末出现的。。从 1949 年美国研制出世界上第—套催化点火装置到此刻，，该技术已宽泛地利用于油漆、、、橡胶、、、塑料、、、树脂、、、皮革、、、食品和铸造等领域，，也用于汽车尾气净化等方面。。中国在 1973 年起头将催化点火法用于治理漆包线烘干炉排出的有机废气，，随后又在绝缘资料、、、印刷工业等方面进行了钻研，，使催化点火法得到了宽泛的利用。。经过多年来的发展与改进，，催化点火装置拥有其特有的优势：：：

（1） 可处置绝大无数VOCs 废气；；；

（2）可将有机化合物氧化分化成没有毒没有害的 CO2 气体与 H2O；；；

（3）分化效能高达 95%以上，，无需作后续处置；；；

（4）可在低温（200~400 ℃）下对 VOCs 进行分化，，燃料亏损量低（节能）；；；

（5）催化剂使用寿命长，，可凭据入口气体的风量与 VOCs含量揣度催化剂的使用功夫，，且催化剂可进行再生利用；；；

（6）设备内为负压结构（风机设置在设备内手下游），，可有效预防臭气渗漏；；；

（7）拥有高度安全性，，能在低温下进行反映，，无粉尘爆炸的危险；；；

（8）处置效能在 99%以上（除臭）。。

催化点火装置的弊端：：：

（1）对于较大风量且低VOCs 质量浓度废气而言，，处置用度相对过高，，可协同沸石滚轮浓缩设备进行废气浓缩后再作催化氧化处置；；；

（2）用于处置 VOCs 的氧化用催化剂当遇见硫、、、磷、、、硅等物质时会产生催化剂中毒景象，，因而必要设置预处置步骤。。

1.4 催化点火装置运行参数

催化氧扮装置的巨细由大处置风量来决定，，通常大处置风量可达到 30 000 m3/h（尺度状态下，，下同），，凭据处置废气中 VOCs 的质量浓度与成分对催化剂种类与用量进行选择。。由于催化剂氧化处置的相宜温度在 350 ℃左右，，因而需通过点火室对废气进行预加热。。为预防温度过高或过低导致工况温度异常，，可将热电偶信号输送至可编程逻辑节制器（PLC）节制盘面板以便于监测与读数，，并设置温度警报以防高温下催化剂烧焦或低温下催化剂处置活性过低的景象产生。。点火器用加热燃料通常选取液化天然气（LＮG）或液化石油气（LPG），，若是部门厂区因消防原因无上述燃料供给，，也可选取电加热的方式进行废气加热。。凭据燃料分歧热值与所处置废气的风量巨细、、、入口温度等参数进行热量衡算，，确认燃气的用量。。由于所处置的废气中含有 VOCs 成分，，其自身在点火过程中也能提供—定的热量，，经验上以为当 VOCs 质量浓度达到 2 000 mg/m3 左右时所产生的热量能够满足燃气外加的热能需要。。该部门热量须思考在热量衡算中，，以免温度过高导致催化剂被销毁的景象产生。。综上所述，，废气流量、、、燃气流量、、、入口出口温度及点火室温度均为必要监控的运行参数。。

1.5 催化剂选择与使用

催化点火装置选取的氧化催化剂多为铂（Pt）贵金属型资料，，其佳使用温度在 350 ℃左右，，状态大多为粉末状或蜂窝状。。通常催化剂的使用期限在 5年左右，，这必要凭据待处置气体的浓度与成分而定。。？？啥源锏绞褂媚晗薜拇呋两性偕χ，，再生后的催化剂可循环使用。。此外，，在选择氧化催化剂前必要对处置废气的风量、、、组分与浓度进行有关确认。。组分决定氧化催化剂的种类，，风量与浓度决定催化剂的用量。。通常每种催化剂均有相应的空速比（SV），，可凭据有关数据推算出触媒的大体用量，，推算公式见式（1）。。

其中：：：v 为催化剂空速，，h-1；；；Q 为处置废气量，，m3/h；；；Vc为催化剂用量，，m3。。

例如：：：某蜂窝状催化剂的 SV 值为 35 000 h-1（查表），，风量为 4 200 m3/h，，则可算出催化剂用量约为 0.12 m3。。

1.6 处置效能

催化点火处置装置的效能在适合温度（350℃左右）下可达到 95%以上，，入口废气的浓度分歧处置效能有所分歧，，浓度越高处置效能越高[3]。。影响处置效能的成分蕴含：：：（1）催化剂中毒（含有硫、、、磷、、、硅等的化合物）；；；（2）温度过低，，催化剂活性不及。。

当处置废气中含有容易使催化剂中毒的物质时，，可在催化剂室前设置前处置设备，，即增长前处置催化剂。。工程中常选取蜂窝状的陶瓷类前处置剂往来除硫等物质。。同样，，废气的组成分歧，，前处置剂的选择也分歧。。此外，，当温度过低时，，氧化催化剂对废气中 VOCs 的氧化效能会大幅减弱，，因而必要在装置中设置热电偶及传感器，，使即时温度能实时显示在 PLC 盘柜显示屏中，，并设置低温轻故障警报，，当温度过低时自动点燃点火加热器进行升温。。

2 催化点火装置利用案例与成效分析

催化点火装置选取催化剂对废气中的 VOCs 物质进行催化氧化，，并形成没毒没害的 CO2 与 H2O。。由于其处置效能高及操作、、、守护方便，，已在化工、、、制药、、、食品等领域宽泛使用。。

2.1 催化氧扮装置利用实例

目前我国各省选取的 VOCs 测试尺度重要为天津地biao，，即 DB 12/524—2014《工业企业挥发性有机物排放节制尺度》，，测试步骤选取 HJ 734—2014《固定传染源废气挥发性有机物的测定 固相吸附 - 热脱附 / 气相色谱 - 质谱法》；；；相比于先前通过非甲烷总烃（ＮＭHC）来对废气处置质量进行评价，，天津地biao重dian对苯、、、甲BEN、、、二甲Ben与 VOCs（24 项）指标进行测试。。VOCs 测试步骤 HJ 734—2014 中重要挥发性有机物的测试内容为：：：丙TONG、、、异丙醇、、、正己烷、、、乙酸乙酯、、、苯六甲基二硅氧烷、、、3- 戊酮、、、正庚烷、、、甲Ben、、、环戊酮、、、乳酸乙酯、、、乙酸丁酯（醋酸丁酯）、、、丙二醇单甲醚乙酸酯 、、、乙苯、、、对 / 间二甲Ben、、、 2- 庚酮、、、苯乙烯、、、邻二甲Ben、、、苯甲醚、、、苯甲醛、、、1- 癸烯、、、2- 壬酮、、、1- 十二烯等。。

表 1 为某绕组线行业出产线所排放的废气未经处置时（装置入口处）及经过催化点火装置处置后出口气体各成分质量浓度的对比数据，，装置处置风量为 15 000 m3/h，，入口废气温度为常温状态，，检测步骤选取 HJ 734—2014。。

2.2 成效分析

凭据对出口废气成分与质量浓度的检测得知，，废气中的苯及 VOCs24 项测试了局均切合尺度要求（印刷行业 50 mg/m3 以下），，催化点火装置的 VOCs 处置效能高达 99.2%，，满足国jia大气传染治理有关文件中催化点火装置处置效能大于95%的要求。。

3 结语

催化点火装置拥有 VOCs 去除效能高、、、能耗低、、、自动化操作方便等特点，，现已被宽泛利用于各类行业。。目前在我国，，相对于传统吸附技术与生化技术等VOCs 处置步骤，，催化点火工艺市场的占有率超过22%，，其在国外市场占有率高达 29%，，显示出其日益成熟并且被市场宽泛接受的趋向[4]。。催化点火装置适合处置中小风量（800~30 000 m3/h）废气，，在风量较大、、、VOCs 质量浓度过低的情况下，，可选取上游装置沸石转轮对气体进行浓缩，，下游利用催化点火装置进行氧化处置的协同步骤进行处置。。总体来说，，催化点火装置与工艺是一种经济方便的 VOCs 废气处置方式。。