简介
挥发性有机物 (Volatile Organic Compounds,简称VOCs)是石油化工、制药、印刷、喷漆、制鞋等行业排放废气中的主要污染物。该类有机物大多具有毒性并伴有恶臭 , 部分还可以致癌 , 且多数 VOCs 对臭氧层有破坏作用。传统的有机废气净化方法有吸附法、冷凝法和直接燃烧法等 , 但它们有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制的缺点。而新兴的催化燃烧技术已由实验阶段走向工程实践。
基本原理
催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，
催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热。
特点
2.1 起燃温度低，节省能源。
有机废气催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低、能耗低的显著特点。在某些情况下，催化燃烧达到起燃温度后便无需外界供热。
2.2 适用范围广
催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂料、
绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气，采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。
2.3 处理效率高
用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95％以上，*终产物为无害的CO2和H2O （杂原子有机化合物还有其他燃烧产物），且由于燃烧温度低，能大量减少NOX的生成，因此不会造成二次污染。
催化剂及催化燃烧动力学
3.1 催化剂种类
燃烧型催化剂的种类比较多，按活性成分大体可分为贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和复氧化物催化剂3大类。
3.1.1 贵金属催化剂
Pt、Pd、Ru等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用寿命长、适用范围广、易于回收，因而是*常用的废气燃烧催化剂。如我国*早采用的Pt2Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少、价格昂贵、耐中毒性差，因此，人们一直在努力寻找替代品，尽量减少其用量。
3.1.2 过渡金属氧化物催化剂
作为贵金属催化剂的取代品，氧化性较强的过渡金属氧化物对CH4等烃类和CO的氧化都具有较高的催化活性，同时成本较低，常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含MnO2催化剂，在一定条件下能消CH3OH蒸汽，对C2H4O、C3H6O、C6H6 蒸汽的清除也很有效果。
3.1.3 复氧化物催化剂
一般认为，复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用，其催化活性比相应的单一氧化物要高。复氧化物催化剂主要有以下两大类。
工艺流程
根据废气的预热方式及富集方式，催化燃烧工艺流程可分为 3 种。
(
1) 预热式。预热式是催化燃烧的*基本流程形式。有机废气温度在100℃以下、浓度也较低时，热量不能自给，因此在进入反应器前需要在预热室加热升温。通常采用煤气或电加热将废气升温至催化反应所需的起燃温度；燃烧净化后的气体在
热交换器内与未处理的废气进行热交换，以回收部分热量。
(2) 自身热平衡式。有机废气温度高且有机物含量较高，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电
加热器供起燃时使用，通过热交换器回收部分净化气体所产生的热量，正常操作下能够维持热平衡，不需补充热量。
(3) 吸附-催化燃烧。当有机废气的流量大、浓度低、温度低 , 采用催化燃烧需消耗大量燃料时，可先采用吸附手段将有机废气吸附于
吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使有机废气脱附成为高浓度有机废气（可浓缩10倍以上）后再进行催化燃烧。不需要补充热源就可维持正常运行。
有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于：
燃烧过程的放热量 , 即废气中可燃物的种类和浓度；
起燃温度 , 即有机组分的性质及催化剂活性；
热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡，无需外界补充热源，这是*经济的。
催化燃烧过程的热平衡/催化燃烧
催化燃烧是放热反应，放热量的大小取决于有机物的种类及其含量。如能依靠废气燃烧的反应热维持催化燃烧过程持续进行是*经济的操作方法。而能否以自热维持体系的正常反应则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度等条件。
以含甲苯的废气净化为例，设3种废气分别含甲苯8000mg/m3、4000mg/m、2000mg/m3,催化剂相应的起燃温度分别为200℃、250℃、300℃ , 废气的初始温度分别为30℃、 150℃，热交换器效率与需补充能量之间的关系。
