镀贵金属陶瓷鞍座。
再生式热氧化剂(RTOs)被广泛应用于控制自备整理设施中挥发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)的排放。多年的经验表明，rto可以可靠地运行，并在破坏VOCs方面做得很好;99%甚至更高的效率并不少见。
然而，能源效率可能是另一回事。尽管实时操作系统的能源消耗效率高达95%，但当今市场上的燃料成本仍是一个大问题。在95%热效率下，发射流通过RTO时的温升约为75ºF(42ºC)。截至发稿时，天然气价格水平为每百万英热单位(MMBTU) 7美元，一个5万立方英尺的来源每年可能需要25万美元来供应辅助燃料。
减少这种能量负担的一种方法是在再生氧化过程中使用催化剂。催化剂的工作原理是使化学反应在较低的温度下进行。因此，再生氧化剂可以在低得多的温度下运行，同时节省燃料。
最大的问题是你如何决定催化操作是否适合你的排放控制应用?催化操作何时有意义，应避免哪些陷阱?在评估这一具有经济吸引力的选择时，应考虑几个重要因素。
图1。在RTO中，含voc的气体被输送到充满陶瓷介质的热回收室。通过入口热回收室，发射流被预热到非常接近燃烧室温度的温度，约为1500°F。
RTO基础知识
再生热氧化技术是一种保存氧化VOCs所需温度的简单方法。如图1所示，含voc气体被输送到充满陶瓷介质的热回收室。通过入口热回收室，发射流被预热到非常接近燃烧室温度的温度。在燃烧室中，燃气燃烧器将温度维持在大约1500°F(816°C)(完全热氧化所需的温度)。在离开燃烧室后，排放流进入出口热回收室。气流经过出口换热介质床，从入口热回收室和燃烧室获得的热能传递到陶瓷换热介质(散热器)。这是再生过程的最后一步。通过这种方式操作，气体流的排放温度可以保持在入口温度以上75°F。
经过一段规定的时间(2到6分钟)后，气体流被逆转。与其他排放控制技术相比，这种来回再生的操作使RTO能够回收高达95%的燃烧室产生的热量，从而将燃料成本降至最低。2022世界杯八强水位分析
催化装置如何工作
根据定义，催化剂是一种能够使化学反应以比没有催化剂时所需的更低活化能进行的物质。此外，虽然催化剂在化学反应中起着主要作用，但它不会随着反应的发生而改变。因此，催化剂在反应中不被消耗。这意味着使用合适的催化剂，不受欢迎的有机化合物的氧化可以在比正常需要的温度更低的温度下进行。这种效应发生在催化剂的表面。因此，尽管在正常情况下氧化有机化合物可能需要1500°F，但相同的氧化反应可以在低于800°F(427°C)的条件下进行，因为催化剂的表面在降低必要的反应活化能方面起着作用。VOC控制催化剂主要有两大类:贵金属和贱金属。铂和钯是使用最广泛的贵金属。铂或钯的氧化反应发生得很快;这就是为什么商用的贵金属催化剂只需要在基材表面形成少量的贵金属。
贱金属催化剂实际上是元素周期表中过渡元素的氧化物，如铜、铬、锰和镍。贱金属催化剂的活性通常低于贵金属;因此，需要更大的数量。然而，低得多的贱金属价格导致整个催化剂费用的总成本较低。此外，与表面涂覆的贵金属催化剂相比，贱金属催化剂被制成多孔的整体形状，从而允许更活跃的表面积。这种设计也有助于抵消较低的活动。
图2。在RCO中，催化剂床被添加到热回收床的顶部，操作温度从1500°F降低到800°F。
RTOs中使用的贱金属催化剂的形式
在再生热氧化剂中使用催化剂是一件相对简单的事情。它只需要在热回收床的顶部添加一层催化剂，并将操作温度从1500°F降低到800°F。这种改性的RTO通常被称为再生催化氧化剂，或RCO(见图2)。这种转换的节能效果是显而易见的。请注意，当发射流通过RCO时，其温升仅为30°F(17°C)，而前面给出的RTO示例中为75°F。
RTO或RCO
决定是否使用催化剂是一项重要的决定。如果设计得当，催化装置可以大大节省氧化剂的使用寿命。然而，催化剂会增加RTO的初始成本，因此决策应在运营成本节省与初始成本之间进行平衡。在进行经济分析之前，应确定催化操作的技术可行性。潜在的毒物、颗粒物和VOC浓度都应该考虑在内。
毒药。 某些化合物可能通过与催化剂上的活性位点发生反应使其失去活性而使催化剂中毒。需要考虑的典型元素是硫、磷、硅和重金属。即使这些元素的浓度很低，也会使催化剂失效。必须仔细地对气流进行表征，以确保不存在有毒物质。
微粒。 微粒物质可以掩盖甚至毒害催化剂，使其失效。但是，必须仔细考虑粒子的大小和物理状态;气流中的微粒并不一定意味着RCO不能使用。例如，粗颗粒会被困在介质层中，不会到达顶部的催化剂层。同样，可凝结的粒子在到达催化剂时也会发生旋转。这两种情况都不会妨碍催化剂的运行。然而，细小颗粒可能到达并沉积在催化剂层上。
挥发性有机化合物的浓度。 VOC浓度可能是最重要的因素。如果VOC浓度过高，就没有必要考虑催化氧化;例如，在典型的95%热效率下，VOC浓度可能提供足够的能量来作为RTO运行，而很少或不需要外部燃料。此外，暂时的高VOC浓度会导致RCO过热并威胁到催化剂。必须仔细分析所有的能源输入，以确定VOC浓度是否在规定的限制范围内，从而使RCO成为可行的选择。
分析RCO期权
一切都是为了钱。如果您有一个应用，您确信没有毒物，颗粒物浓度低或没有威胁，VOC浓度在正确的范围内，则应评估催化操作的经济优势。表1给出了一个示例分析。经济分析固然重要，但更重要的或许是能源和资本成本的未来趋势。尽管电力成本继续缓慢上升，但至少在某种程度上是可以预测的。天然气的波动性要大得多。最近，许多地区的天然气价格超过了每百万英热单位13美元，大多数人预计长期趋势会更高。还必须考虑资金的成本和可用性，因为催化系统的第一成本较高。
最后，占空比非常重要。rco的成本高于rto，而且随着年运行小时数的减少，经济优势可能会丧失。如果工艺占空比容易发生变化，请确保考虑到这一变化。
再生式热氧化器的催化运行可以极大地提高RTO技术的经济吸引力。如果你做足功课，仔细关注技术问题和经济问题，你就有可能提高你的经营底线。
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