從2016年開始，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的排放，相繼出臺(tái)了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》、《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》等措施，以全面推進(jìn)石化、醫(yī)藥、汽車、包裝印刷等行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的綜合整治。催化燃燒技術(shù)作為一種高效凈化技術(shù)，越來越受到環(huán)保行業(yè)的重視，使得催化燃燒設(shè)備的使用越來越普及，帶動(dòng)了催化燃燒技術(shù)的核心部件催化劑的發(fā)展。

1.  VOCs催化燃燒基本原理

催化燃燒的本質(zhì)就是燃燒，從化學(xué)角度來說燃燒反應(yīng)就是深度氧化反應(yīng)，燃燒反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與深度氧化反應(yīng)是一樣，VOCs經(jīng)過燃燒（或催化燃燒）生成二氧化碳和水，燃燒過程放出的熱量和深度氧化反應(yīng)是一樣的?；痉磻?yīng)如下：

VOCs + O₂ == CO₂+ H₂O + Q  

催化劑的定義：

催化劑是一種加快化學(xué)反應(yīng)速率,本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。催化劑不改變化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)，只改變化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，其本質(zhì)就是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。在VOCs氧化反應(yīng)中就是降低反應(yīng)溫度。這也是熱力燃燒（TO、RTO）需要800 ^oC甚至更高的溫度，而催化燃燒通常只要350 ^oC左右的科學(xué)道理。

2.   VOCs催化劑

催化劑性能通俗的說就是降低反應(yīng)溫度的幅度，在實(shí)際工業(yè)使用中，催化劑性能體現(xiàn)在使用溫度，使用壽命、和抗中毒性能。由于這些問題在早期的文章中已有介紹，這里就不展開了。

但是，這里需要說明的是，催化劑是高科技產(chǎn)品，開發(fā)一個(gè)催化劑需要大量的科研投入的。比如一個(gè)實(shí)驗(yàn)室性能非常好的催化劑，很有可能無法產(chǎn)業(yè)化。講一個(gè)非常簡(jiǎn)單的例子，搞催化研究的都知道，上世紀(jì)八十年代日本的Haruta教授發(fā)現(xiàn)的負(fù)載金催化劑對(duì)一氧化碳（CO）氧化超高活性，實(shí)驗(yàn)室可以在第一冰點(diǎn)（0 ^oC）將CO高效氧化成二氧化碳（CO₂）。然而，早些年，燃?xì)鉄崴魇袌?chǎng)中有一款消除CO的燃?xì)鉄崴?，煙道氣排出口處裝了一塊催化劑模塊，煙道氣溫度大約在120 ^oC左右，“測(cè)試初期一氧化碳濃度為0，持續(xù)了大概10分鐘濃度到達(dá)6ppm，濃度高的時(shí)候達(dá)到26ppm。”，說明催化劑的活性下降很快。這就是實(shí)驗(yàn)室催化劑和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的差距。

有人說，VOCs反應(yīng)就是燃燒反應(yīng)，只要用上催化劑就可以了，事實(shí)上由于VOCs的化學(xué)成分不一樣，要求催化劑性能會(huì)有天壤之別。比如丙烷催化燃燒，普通的貴金屬催化劑在實(shí)驗(yàn)室條件下400 ^oC很難有效催化，而丙烯200 ^oC就能完全消除了。當(dāng)然，催化燃燒也不是萬能的，在實(shí)際應(yīng)用中需針對(duì)適合催化燃燒場(chǎng)合。

3.    催化燃燒設(shè)備案例

催化燃燒設(shè)備的性能是發(fā)揮催化劑性能的關(guān)鍵，催化燃燒設(shè)備看起來簡(jiǎn)單，但是里面也涉及很多科學(xué)問題，比如氣流分布、溫度分布、熱量回用。更為重要的是如何與業(yè)主的工況相匹配。

下面講一個(gè)減排節(jié)能的案例，東陽(yáng)市某塑料有限公司的塑料印刷過程的VOCs處理，兩臺(tái)印刷機(jī)，共用一臺(tái)催化燃燒爐。

為催化燃燒設(shè)備工藝流程，催化燃燒風(fēng)量4500m³/h，催化劑裝量300L，分別為貴金屬催化劑150L，稀土過渡金屬催化劑150L。不但催化燃燒設(shè)備做到無能耗運(yùn)行（除了風(fēng)機(jī)），而且把熱交換器出口的200^oC高溫氣體利用起來，回送到到印刷機(jī)，做到印刷機(jī)也不需要供熱。這個(gè)設(shè)備相當(dāng)于一臺(tái)加熱爐，把VOCs廢氣處理的同時(shí)產(chǎn)生熱量，大大降低了業(yè)主的能量消耗。