[发明专利]一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法

说明书

本发明提供了一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法，其装置包括加热催化处理模块，所述加热催化处理模块包括若干并列相互连接的处理单元，所述处理单元设有用于气体通过的微小管；所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al₂O₃、或Fe或Fe合金/ZrO₂复合材料，所述复合材料中的Al₂O₃或ZrO₂材料层与通过微小管的气体接触并吸附有害成分；所述加热催化处理模块设有电加热接头，所述电加热接头与催化剂载体的Fe或Fe合金电连接，所述微小管的内径为不大于1000µm。采用本发明的技术方案，只针对废气中的有害气体进行加热催化，大大降低了能耗，提高了催化效率。

技术领域

本发明属于大气净化技术领域，涉及一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法。

背景技术

催化剂的起燃温度是影响催化效果的一个关键因素，当废气进入催化系统后，必须达到所用催化剂的起燃温度，催化反应才能进行。一般来说，废气需要在比较高的温度下才能与载体表面涂覆的活性物质产生充分反应，当废气或载体的温度过低时，无法达到催化剂的起燃温度，会使得净化效果大幅降低。目前常用的催化反应系统是在废气进入催化反应器前对废气进行加热升温，如图1所示，使废气升温至催化反应所需的起燃温度，并将此热量传递给催化转化器。因此，对于低于起燃温度的进气，必须在进行催化反应之前设置预热段进行预热，使废气达到催化反应所需的温度。

采用上述方法处理废气，需要在催化剂反应前设置预热装置，增加了催化反应系统的复杂性和反应时间，并且预热装置是将所有排出的废气都进行加热，而并不是所有废气都参与催化反应，与催化剂表面活性物质发生催化反应的只占排出废气的一小部分，因此，加热所有废气势必会造成不必要的能量消耗。同时，加热后的气体在进入催化剂载体时会存在热损失导致气体温度降低，从而无法达到催化反应所需的温度，但如果气体加热后温度过高，也可能导致载体上活性物质的温度过高从而降低催化效果，甚至导致催化剂失效。

例如，CN102240560A公开了一种用于有机废气催化燃烧的复合催化剂、制备方法及应用，属于催化剂技术领域。复合催化剂为Pt-Pd/Cu-Mn-Zn-Fe/过渡层/堇青石催化剂，大孔和高粘复合拟薄水铝石为第二载体即过渡胶，La、Y、Ce、Zr中任选两种为助剂，非贵金属Cu、Mn、Zn、Fe和贵金属Pd、Pt为活性组分，其中，第二载体和助剂组成过渡层。制备方法包括：将堇青石蜂窝陶瓷表面酸处理处理并负载上过渡层，然后再用浸渍法负载非贵金属元素Cu、Mn、Zn、Fe，然后用沉淀-热吸附耦合法依次负载贵金属Pd和Pt。防止催化剂的硫中毒，又可以延长催化剂寿命，降低催化剂生产成本。但该催化剂组成成分复杂，制备方法要求高，从而导致催化剂成本昂贵。

另外，CN1792438A一种低温干法处理苯系有机废气或废水的催化剂的重量百分比组成为：金属1％－10％，活性炭为90－99％，其中金属为Cu、Fe、V或Co，活性炭的表面积为500－1500m²/g。采用等体积浸渍法制备。将含苯系有机废气或含苯系有机物及苯甲酸盐的废水通过以活性炭为载体的吸附－催化剂，吸附结束后，在常温下干燥，通入氧化性气体反应。该方法吸附－催化剂具有良好的吸附性能，催化氧化条件温和，能耗低。但该方法需要吸附和催化氧化在独立的分离步骤中完成，处理效率低，不利于产业化应用实施。

因此，现有技术采用预加热气体处理废气，从节能方面来说并不是理想的处理废气的方法，并且，工艺控制不好就很难达到最佳的净化效果。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法，只针对废气中的有害气体进行加热催化，大大降低了能耗，同时提高了催化效率以及催化处理能力。

对此，本发明的技术方案为：