触媒燃焼によるVOCの処理

VOC排ガス処理プロセスの一つである接触燃焼技術は、高い浄化率と低い燃焼温度（<350℃）、裸火なしで燃焼、NOx発生などの二次汚染物質がなく、安全性、省エネ、環境保護などの特徴があり、環境保護市場アプリケーションでの発展の見通しが良好です。触媒燃焼システムの重要な技術的つながりとして、触媒合成技術と適用ルールが特に重要です。

1. 接触燃焼反応の原理

接触燃焼反応の原理は、有機排ガスを低温で触媒の作用により完全に酸化分解し、ガスを浄化するという目的を達成することです。接触燃焼は典型的な気固相触媒反応であり、その原理は活性酸素種が深酸化に関与することです。

接触燃焼プロセスでは、触媒の機能は反応の活性化エネルギーを低減すると同時に、反応物質分子が触媒表面に濃縮されて反応速度が向上します。触媒の助けにより、有機廃ガスはより低い発火温度で無炎燃焼し、酸化して CO2 と H2O に分解しながら大量の熱を放出します。

3. 接触燃焼システムにおける VOCs 触媒の役割と影響

通常、VOC の自己燃焼温度は高く、触媒の活性化により VOC 燃焼の活性化エネルギーを低減することができ、発火温度を下げ、エネルギー消費量を削減し、コストを節約できます。

また、一般（触媒が存在しない）の燃焼温度は600℃以上となり、このような燃焼ではNOxと言われる窒素酸化物が発生し、これも厳しく管理すべき汚染物質です。触媒燃焼は裸火を使わずに燃焼するもので、通常350℃以下でNOxが発生しないため、より安全で環境に優しい燃焼です。

4. 対気速度とは何ですか?対気速度に影響を与える要因は何ですか

VOC 触媒燃焼システムでは、反応空間速度は通常、触媒の処理能力を反映する体積空間速度 (GHSV) を指します。反応空間速度は、触媒の単位体積あたりの単位時間当たりに処理されるガスの量を指します。指定された条件下では、単位は m3/(m3 触媒・h) であり、h-1 と簡略化できます。たとえば、製品には空間速度 30000h-1 とマークされています。これは、各立方体触媒が 1 時間あたり 30000m3 の排気ガスを処理できることを意味します。空気速度は触媒の VOC 処理能力を反映するため、触媒の性能と密接に関係しています。

5. 貴金属の負荷と対気速度の関係は、貴金属の含有量が高いほど良いのですか?

貴金属触媒の性能は、貴金属の含有量、粒子径、分散度に関係します。理想的には、貴金属は高度に分散しており、このとき貴金属は非常に小さな粒子（数ナノメートル）で担体上に存在しており、貴金属が最大限に活用され、触媒の処理能力が積極的に発揮されます。貴金属含有量と相関関係があります。しかし、貴金属の含有量がある程度多くなると、金属粒子が集まりやすくなり、大きな粒子に成長し、貴金属とVOCの接触面積が減り、貴金属の大部分が内部に包まれてしまい、現時点では、貴金属の含有量を増やしても触媒活性の向上にはつながりません。