催化燃燒是借（jiè）助催化劑在低溫（wēn）下(200～400℃)下，實現對有（yǒu）機物的完全氧化，因此，能耗少，操作簡便，安全，淨化效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣淨化方麵，比如（rú）化工，噴漆、絕緣材料、漆包線、塗料生產等行業（yè）應（yīng）用較廣，已有不少定型設備可供（gòng）選用（yòng）。
一、催化原理及裝置組成
(1)催化劑定義 催化劑是（shì）一種（zhǒng）能提高化學反應速率，控製反應方向，在反（fǎn）應前後本（běn）身的化學性（xìng）質不發生改變的物質。
(2)催（cuī）化作用機理 催化作用的機理是一個很複雜的問題，這裏僅做簡介（jiè）。在一個化學反應過程中，催化（huà）劑的加入並不能改變原有（yǒu）的化學平衡，所改變的僅是化學反應的速度，而在反應前後，催化劑（jì）本身的性質並不發生變化。那（nà）麽，催化劑是怎樣加速了反（fǎn）應（yīng）速度呢了既然反應前後催（cuī）化劑不（bú）發生變化，那麽催化劑到底參加了（le）反（fǎn）應沒有?實際上，催化（huà）劑本身參加了反應，正是由於它的參加，使反應改變了原有的途徑（jìng），使反應的活化能降低，從而加速了反應速度。例如反應A+B→C是通過中間活性結合物(AB)過渡而成的，即： A+B→[AB]→C 其反應速度較慢。當加入催化劑K後，反應從一條很容易進行（háng）的途徑實現： A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K 中（zhōng）間不再需要[AB]向C的過渡，從而加快（kuài）了（le）反應（yīng）速度，而催化劑並未改變性質。
(3)催化燃燒的工藝組成 不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。但（dàn）不論采取哪種工（gōng）藝（yì）流程（chéng），都由如下工藝單元組成（chéng）。
①廢氣（qì）預處理 為了避免催化劑床層的堵塞和（hé）催化（huà）劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進行預處理，以除去（qù）廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。
②預熱裝（zhuāng）置 預熱裝置包（bāo）括廢氣預熱裝（zhuāng）置和催化劑燃燒器預（yù）熱裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫（wēn）度，必須使廢氣和床層的溫（wēn）度達到起燃（rán）溫度才能進行催化燃燒（shāo），因此，必須設置（zhì）預熱裝置。但對於排出的廢（fèi）氣本身（shēn）溫度就較高的場合，如漆包（bāo）線、絕緣材料、烤漆等烘幹排氣，溫度（dù）可達300℃以上，則不（bú）必設置預（yù）熱裝置。
預熱裝置加熱後的熱（rè）氣可采（cǎi）用換熱器和床層內布管的方式。預（yù）熱器的熱源可采用煙道氣或電加（jiā）熱（rè），目前采用電加熱較多。當催化反應開始後，可盡量以回收的反應熱來預（yù）熱廢氣。在反應熱（rè）較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節約（yuē）能源。
預（yù）熱（rè）廢氣的熱源溫度一（yī）般都超過催化劑的活性溫度（dù）。為保護（hù）催化劑，加熱裝置應（yīng）與催（cuī）化燃燒（shāo）裝置保持一定距離，這（zhè）樣還能使廢氣溫度分布均勻（yún）。
從需要預熱這（zhè）一（yī）點（diǎn）出發，催化燃燒法（fǎ）最適（shì）用於連續排氣的淨（jìng）化，若間歇排氣，不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成（chéng）很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。
③催（cuī）化燃燒裝置 一般采用固定床催（cuī）化反應器。反應器的設計按規範進行，應便於操作，維（wéi）修方便，便於裝卸催化劑。
在進行催化燃燒（shāo）的工（gōng）藝設計時，應根據具體情況，對於處理氣量（liàng）較大的場合，設計成分建式流程，即預熱器、反應（yīng）器獨立裝（zhuāng）設，其間（jiān）用（yòng）管道連接。對於處理氣量小的場合，可采用催化焚燒爐，把預熱與反應組合（hé）在一起，但（dàn）要注意預熱段與反應段間的（de）距離。
在有機物廢氣的催化燃燒（shāo）中，所要處理的有機物廢氣在高（gāo）溫下與空氣（qì）混合易（yì）引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一方麵必須控製有（yǒu）機物與空氣的混合比，使之在爆炸下限；另一方麵，催化燃燒（shāo）係統應設監測報警（jǐng）裝置和有防爆措施。
二、催化燃燒用催化劑
由於有機物催化燃燒的催化劑分為（wéi）貴金屬(以鉑、鈀為（wéi）主)和賤金屬催化劑。貴金屬為活性組分的催化劑分為全金屬（shǔ）催化劑和以氧（yǎng）化鋁為（wéi）載體的催化劑。全金屬催化劑是以鎳或鎳鉻合金為載體，將載體做（zuò）成帶、片、丸、絲等形狀，采用（yòng）化（huà）學鍍或電鍍的方法（fǎ），將鉑、鈀等貴金屬沉積其上，然（rán）後做成便於裝卸的催化劑構件。由氧化（huà）鋁作載（zǎi）體（tǐ）的貴金屬催化劑（jì），一般是以陶瓷結構作為支架，在陶（táo）瓷結構上塗覆一層僅有0．13mm的α-氧化鋁薄層（céng），而活性組分（fèn）鉑、鈀就以微晶狀態沉積或分（fèn）散在多孔的氧化鋁（lǚ）薄層中。
但由於貴金屬催化劑價格昂（áng）貴，資源少，多年（nián）來人們特別注（zhù）重新型的、價格較（jiào）為便宜的催化劑的開發研究，我國是世（shì）界上稀土資源最多的國家（jiā），我國的科技工作者研究開發了不少（shǎo）稀土催化劑，有些性能也較好。
三、催（cuī）化劑中毒與老化
在催（cuī）化劑使用過程中，由於體係中存在少量的雜質，可使催化劑的活性和選擇性減小或者消（xiāo）失，這種現象（xiàng）叫催化劑中毒。這些能使催化劑中毒的物（wù）質稱之為催化劑毒物，這些毒物在反應過程中或強吸（xī）附在活性中心上，或與活性中心起化（huà）學作用而變為別的物質，使活性中心失活.
毒（dú）物通常是反應原料中帶來的（de）雜質，或者是催化劑本身的某些雜質，另外，反應產物或副產物本身也可能對催化劑毒化，一般所指的是（shì）硫化物如H2S、硫氧化碳、RSH等及含氧（yǎng）化合物如H2O、CO2、O2以（yǐ）及含磷、砷、鹵素化合物、重金（jīn）屬化合物（wù）等。
毒物不單單是對（duì）催化劑來（lái）說的，而且（qiě）還針對這個催化劑所催化（huà）的反應，也就是說，對某一催化劑，隻（zhī）有聯係到它所催化的反應時，才能清楚什麽物質是（shì）毒（dú）物。即使同一種催（cuī）化劑，一種物質可（kě）能毒化某一反（fǎn）應而不影響另一反應。
按毒物與催化劑表麵作用的程度可分為暫時性中毒和永久性中毒。暫時性中毒亦稱可逆中毒（dú），催化（huà）劑表麵（miàn）所吸附的毒物可（kě）用解吸的辦法驅逐，使催化劑恢複（fù）活性，然而這種可再生性一般也不能使催化劑恢複（fù）到中毒前的水平（píng）。永（yǒng）久性中毒稱不（bú）可（kě）逆中毒，這時，毒物與催化劑活性（xìng）中心（xīn）生成了結合力很強的物質，不能用一般方法將它去除或根本無法去除。
催（cuī）化劑的老化主要是由於（yú）熱穩（wěn）定性與機械穩定性決定的，例如低熔點活性組分的流失或升華，會大大降低催化劑的活性。催化劑的工作溫度對催化劑（jì）的老化影響很大，溫度選（xuǎn）擇和（hé）控製（zhì）不好，會使催化劑半熔或燒結，從而（ér）導致催化劑表麵積的下降而降低（dī）活性。另外，內部雜（zá）質向表麵的遷移，冷熱應力交替所造成的機械性粉末被氣流帶走。所有這些，都會加速催化劑的老化，而其中最主要的是溫度的影（yǐng）響，工作溫度越高，老化速度越快。因此，在催化（huà）劑（jì）的活性溫度範圍內選擇合適的反應溫度將有助於延長催化劑的壽命。但是，過低（dī）的反應溫度也是不可取（qǔ）的，會降低反應速率。
為了提高催化（huà）劑的（de）熱穩定性，常常（cháng）選擇合適的耐高溫的載體來提高活性（xìng）組分的分散度（dù），可防止其顆（kē）粒變大而燒結，例如以純銅作催化劑時，在200℃即失去活性，但如果采用共沉積法將（jiāng）Cu載（zǎi）於Cr2O3載（zǎi）體上（shàng），就能在較高（gāo）的（de）溫度下保持其（qí）活性。
四、催化劑及（jí）催（cuī）化燃燒技術
沒有催化，就（jiù）不會有現（xiàn）代技術的世界（jiè）。 因此（cǐ），催化在人們的技術進步中是不（bú）可缺少的。催化作用具有（yǒu）加速作用和定向作用。在反應之後，其催化劑本（běn）身沒有變化。
催化劑分為（wéi）工業用催化劑和環保用催化劑。本公司生產（chǎn）的HP-C型係列（liè）環（huán）保（bǎo）用（yòng）催化劑，主要把有機廢氣轉（zhuǎn）成二氧化碳和水。或者無害的其他氣體。
1.1.催化反（fǎn）應過程
1.1.1.反應物（有機廢氣）向催化劑表麵擴散。
擴散是一個物理過程，它具有使濃度均勻化的傾向（xiàng）。由於在催化劑表麵上的反（fǎn）應物分子消失很快，因而反應物在這（zhè）裏的濃度（dù）最低，這樣就形成一個向催化劑表麵的擴散流。
1.1.2.反應物（有機廢氣）在催化劑表（biǎo）麵上吸附（fù）。
反應物在催化劑表麵的吸附有物理吸附和化學吸附。物理吸附是非選擇性的，各種各樣的分子在（zài）固體表麵上進行的物理吸附能力與沸點有關（guān）。通過（guò）加熱（rè）或低壓力，被吸附的分子就立即被脫附，可逆性（xìng）好，吸附熱小。化學吸附使被吸附分（fèn）子與固體表麵之間，形成一種與（yǔ）分子中間連接各個原子同樣的共價鍵或電價鍵。俗稱化學鍵已（yǐ）打開（kāi）。大多（duō）數吸（xī）附現象，至少在低溫度下進行時是可逆的。在高溫度（dù）下發生（shēng）的吸（xī）附，不能複原為（wéi）起始的化合物，是不可逆的。但是，隨著催化劑技（jì）術的進步，在相對低溫（wēn）下也會出現（xiàn）不可逆吸附。化（huà）學吸附是有高度的選擇性，吸附的化學計量關係取決於金屬吸附劑的性質，被吸附（fù）分子的性質。吸（xī）附是一個放熱過程。
1.1.3.被吸附的反應物（有機廢氣（qì）與氧氣）在表麵上的相互作用。催化劑在被吸附的 反應（yīng）物中起著中間橋（qiáo）梁作用，通過自身原子電磁場（chǎng）的作（zuò）用，金屬（shǔ）自由價打開（kāi）又閉合，使反應物中（zhōng）的化學鍵重新組（zǔ）合排列，形成新的化合物。
1.1.4.生成物由催化劑表麵脫附。
在環保催化作用的生成（chéng）必須是最終生成物即二（èr）氧化碳和水。如果氧化過程（chéng）不完全。就會生成碳氫化合物的衍生物。有機化合物在氧化過程中是由幾個步驟組成的連續反應。當氧（yǎng）氣不足時，就會生成是（shì）中間生成物。因此，在環保行業中，有機廢氣的氧化（huà）反應最好選（xuǎn）用蜂窩狀催化劑為好。如選用顆粒狀催化（huà）劑，顆粒間的間隙（xì）較小，顆粒狀催化劑（jì）表（biǎo）麵氧氣不足，氧化反應不能完全進行，因而（ér），生（shēng）成（chéng）碳（tàn）氫（qīng）化合物的衍生物。所以（yǐ），有機廢氣的氧化必須最終產物（wù）後才能脫附
1.1.5.生成物離開催化劑表麵向催化劑周圍的介質擴散。
1.2.催化劑組成
本公司生產的GSET-C型催（cuī）化（huà）劑以r-A12O3蜂窩狀為載（zǎi）體，表麵塗覆（fù）貴金屬。催化劑的備製（zhì）工藝和方法，直接影響著催化劑的質量。以前（qián），已備製出第（dì）三代催化劑，第（dì）四代催化正在研製之中。催化劑的材料是多樣化的。一般（bān）有稀土金屬和貴金（jīn）屬。從形（xíng）狀來看有蜂窩狀的、顆粒（lì）狀、片狀。蜂窩狀的最為複雜，製造（zào）成（chéng）本較高。但比表麵最大、活性（xìng）最強，催化效果（guǒ）最佳。催化劑另一個（gè）要求載體（tǐ）表麵貴金屬、稀土金屬、氧化金屬的（de）晶體顆粒越小越好。又必須與載（zǎi）體的分子晶體結合能緊密（mì）。其實，催化劑（jì）表（biǎo）麵起作用的厚（hòu）度為20nm～30nm。
1.3.準納米催化劑和納米催化劑
在催化劑的催化作用機理上分（fèn）析。貴金屬（shǔ）、稀土金屬作催化劑，其塗（tú）在（zài）載體表麵的催（cuī）化劑的晶體顆粒直徑越小，達到納米級（jí），就會出現納米效果。納米效（xiào）應的定義為某種催化劑表麵金（jīn）屬顆粒直徑達到納米級並具有小尺寸（cùn）效應和（hé）量子（zǐ）效應（yīng）的。可稱為納米催（cuī）化劑。第二代催化劑金屬顆粒的直徑為5nm～20nm。啟燃溫度為250～320℃，空速為20000h-1；第三代催（cuī）化劑（jì）又稱準納米催化劑，貴金屬（shǔ）顆粒直徑（jìng）為2nm～10nm，啟燃溫度為120～250℃，空（kōng）速為（wéi）40000h-1；第四代催化劑又稱納米催（cuī）化劑，貴金（jīn）屬顆粒直徑為0.7nm～2nm，啟燃溫度為60～120℃，空速為>100000h-1。
催化（huà）燃燒技術就是有（yǒu）機廢氣（qì）預熱到啟燃溫（wēn）度在催化劑的作用下生成無毒的二氧化碳和水，並且釋放大量的熱量，整套淨化裝置的核心是催化劑。
催（cuī）化劑通常是以鉑，鈀為活性金屬的貴金屬催（cuī）化。同樣也可使用鈦、鈰等稀土金屬催化，在使用（yòng）催（cuī）化劑是根據使用溫度，催化劑的耐毒性及熱穩定（dìng）性等綜合因素考慮。在各（gè）種形狀中蜂（fēng）窩狀，空（kōng）速（sù）為最大，阻力為最小，有利於催化燃燒，在（zài）處理同等（děng）風量中（zhōng），催化燃燒裝（zhuāng）置（zhì）最為輕巧。占（zhàn）地麵積及（jí）所占空間最小
催化活性下降的主要原因
催化劑熱老化現象：催化燃燒溫度通常是在300℃～400℃運行，當有廢氣在選型（xíng）中濃度過（guò）高，或有機廢氣揮發的衝擊波峰過（guò）長，使催化燃燒爐始（shǐ）終保持在（zài）600℃以上運行，催化（huà）劑表麵的貴金（jīn）屬（shǔ）顆粒（lì）的移動就（jiù）比較頻繁，從而產生凝聚現象。貴（guì）金屬表麵的自（zì）由能下（xià）降，所以催化活性就會下（xià）降，再者，r-A12O3蜂窩載體的比表麵積也會下降。
催化劑的中毒現象：遇到（dào）鹵素元（yuán）素，容易（yì）使貴金屬變成氧化物而（ér）失（shī）去（qù）活性。遇到Si、P、AS、Sn等覆蓋貴金屬活性表麵，從而（ér）使催（cuī）化活性下降。
催化劑的汙染現象：主要在有機廢氣中存在（zài）焦油、氧化物覆蓋（gài）貴金屬使活（huó）性下降。
以（yǐ）上幾種現象都會影響（xiǎng）催化燃燒正常運行。
催化（huà）活性下降處理對策在催化燃燒的選（xuǎn）型要正確判斷有（yǒu）機廢氣的成份及濃度，從而正確選用催化劑。經驗告訴自己判（pàn）斷並作出綜合處理方法。有機廢氣治理工作（zuò）經驗占有七成。催化劑活性下（xià）降，首先判斷下降的原因，然後作出正確的相應措施。
1、熱老化現象（xiàng）的處理：更換新品催化劑。
2、中毒現象的處理：化學清洗。
3、焦油，油霧的汙染處理：熱處理。
4、對永久性中毒（dú）處理：要更換新的催化劑。
5、對催化劑活性有影響（xiǎng）化（huà）合物，在淨化係統設計應加前處理係統，或者正確（què）選用 催化劑。
正確使用（yòng）催化劑壽（shòu）命在2年以上，可達3～5年
1.4.催化（huà）劑的選擇（zé）
目前,使用具有代表性的催化劑（jì）有鉑、鈀鈀係列。兩者的（de）催化溫度是不同的，鉑比鈀的催（cuī）化溫度低，活性高於鈀（bǎ）。鉑最低的有機溶劑的催化（huà）溫度為200℃,象甲醇、甲（jiǎ）醛等就可完全氧化。一般催化溫度（dù）在300℃才能完全氧化的有機溶劑有甲酚、醋酸等。所以催化溫度的選擇，首先取決（jué）於有機溶（róng）劑的成份，這（zhè）樣才能（néng）正（zhèng）確（què）保證淨化率（lǜ）和活性的持久性。在催化劑中鉑比鈀貴，因此，實際選用（yòng）鈀作催化劑比較多。適當提高催化溫度。實際證明，催化溫度保證在300℃以上時，大部分有（yǒu）機（jī）溶劑（jì）就可以完全氧化。個別有（yǒu）機溶劑必須在350℃以上才能氧化。因此，在選（xuǎn）擇催化溫度前，必須了解有機廢氣（qì）中（zhōng）有機成（chéng）份，不能（néng）一概而（ér）論。如果隨意選擇溫（wēn）度（dù），那很容易造成不完全氧化，使有（yǒu）機溶劑的微粒子吸附催（cuī）化劑載體的（de）表麵，久（jiǔ）而久之（zhī），催化劑的活性就下降。直接影響淨化率的轉化。這種現象（xiàng）就是大家所經（jīng）常碰到的（de）催化燃燒開始時淨化率高，而過了一段時間後效果不明顯。其實，真正能掌（zhǎng）握催化燃燒技術的工作者和（hé）企業，完（wán）全可以避免這種現象。
催化（huà）劑（jì）另一個重要指標就是空速。空速就（jiù）是在（zài）單位時間內所處理最大的（de）處理量。從形狀上看，蜂（fēng）窩狀比丸狀（zhuàng）的空速來得大。空速選擇不正確（què）馬上影響淨化率。因此，選（xuǎn）擇蜂窩狀才比較理想。
催化劑除了（le）貴金屬外， 還有稀土金屬催化劑。稀土金屬係列目前我國還不夠成熟。選用單位比（bǐ）較少。但是它的價格遠低於貴金屬，前景廣闊。我國又是稀（xī）土金屬礦源十分豐富的（de）國家。稀土金屬的催化作用（yòng）能有效提高，這標誌（zhì）著催化燃燒技術（shù）性的飛躍。
催化劑的載體目前多數采用氧化鋁（lǚ）陶瓷。一般可分為丸狀（zhuàng）、帶狀和蜂窩（wō）狀。在實踐應用中應該（gāi）選用蜂窩狀，這是因為蜂窩狀的比表麵（miàn）積大、空速大、用量少（僅為丸狀的1/2），壓力損失少，而反應器的斷麵積僅是（shì）丸（wán）狀的（de）1/4。
催化劑性能比較如下表：
催（cuī）化劑
項目 |
貴金屬 |
|
蜂 窩 狀 |
丸狀 |
|
空（kōng）速h-1 |
40000 |
10000 |
|
線速度（dù）m/s |
2～2.5 |
0.4～0.8 |
|
壓（yā）力損失Pa |
300～400 |
600～1200 |
|
催（cuī）化劑粉化 |
沒 |
易粉化（huà） |
|
催（cuī）化劑堵塞 |
沒 |
易產生 |
