一、催化原理及裝置組成 

(1)催化劑定義 催化劑是一種能提高化學反應速率，控制反應方向，在反應前后本身的化學性質不發(fā)生改變的物質。

(2)催化作用機理 催化作用的機理是一個很復雜的問題，這里僅做簡介。在一個化學反應過程中，催化劑的加入并不能改變原有的化學平衡，所改變的僅是化學反應的速度，而在反應前后，催化劑本身的性質并不發(fā)生變化。那么，催化劑是怎樣加速了反應速度呢了既然反應前后催化劑不發(fā)生變化，那么催化劑到底參加了反應沒有?實際上，催化劑本身參加了反應，正是由于它的參加，使反應改變了原有的途徑，使反應的活化能降低，從而加速了反應速度。例如反應A+B→C是通過中間活性結合物(AB)過渡而成的，即：A+B→[AB]→C 其反應速度較慢。當加入催化劑K后，反應從一條很容易進行的途徑實現(xiàn)：A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K 中間不再需要[AB]向C的過渡，從而加快了反應速度，而催化劑并未改變性質。 

(3)催化燃燒的工藝組成 不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。但不論采取哪種工藝流程，都由如下工藝單元組成。

①廢氣預處理 為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。 

②預熱裝置 預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器預熱裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，設置預熱裝置。但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設置預熱裝置。 預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內(nèi)布管的方式。預熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節(jié)約能源。 預熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒裝置保持距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。 從需要預熱這一點出發(fā)，催化燃燒法于連續(xù)排氣的凈化，若間歇排氣，不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。 

③催化燃燒裝置 一般采用固定床催化反應器。反應器的設計按規(guī)范進行，應便于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。 在進行催化燃燒的工藝設計時，應根據(jù)具體情況，對于處量較大的場合，設計成分建式流程，即預熱器、反應器獨立裝設，其間用管道連接。對于處量小的場合，可采用催化焚燒爐，把預熱與反應組合在一起，但要注意預熱段與反應段間的距離。 在物廢氣的催化燃燒中，所要處理的物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸，問題重要。因而，一方面控制物與空氣的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃燒系統(tǒng)應設監(jiān)測報警裝置和有措施。 二、催化燃燒用催化劑 由于物催化燃燒的催化劑分為(以鉑、鈀為主)和賤金屬催化劑。為活性組分的催化劑分為全金屬催化劑和以氧化鋁為載體的催化劑。全金屬催化劑是以鎳或鎳鉻合金為載體，將載體做成帶、片、丸、絲等形狀，采用化學鍍或電鍍的方法，將鉑、鈀等沉積其上，然后做成便于裝卸的催化劑構件。由氧化鋁作載體的催化劑，一般是以陶瓷結構作為支架，在陶瓷結構上涂覆一層0．13mm的α-氧化鋁薄層，而活性組分鉑、鈀就以微晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中。 但由于催化劑價格昂貴，資源少，來人們特別注重新型的、價格較為便宜的催化劑的研究，我國是世界上稀土資源的，我國的科技工作者研究了不少稀土催化劑，有些性能也較好。 

三、催化劑中毒與老化 在催化劑使用過程中，由于體系中存在少量的雜質，可使催化劑的活性和選擇性減小或者消失，這種現(xiàn)象叫催化劑中毒。

這些能使催化劑中毒的物質稱之為催化劑毒物，這些毒物在反應過程中或強吸附在活性中心上，或與活性中心起化學作用而變?yōu)閯e的物質，使活性中心失活。 毒物通常是反應原料中帶來的雜質，或者是催化劑本身的某些雜質，另外，反應產(chǎn)物或副產(chǎn)物本身也可能對催化劑毒化，一般所指的是硫化物如H2S、硫氧化碳、RSH等及含氧化合物如H2O、CO2、O2以及含磷、砷、鹵素化合物、重金屬化合物等。 毒物不單單是對催化劑來說的，而且還針對這個催化劑所催化的反應，也就是說，對某一催化劑，只有聯(lián)系到它所催化的反應時，才能清楚什么物質是毒物。即使同一種催化劑，一種物質可能毒化某一反應而不影響另一反應。 按毒物與催化劑表面作用的程度可分為暫時性中毒和性中毒。

暫時性中毒亦稱可逆中毒，催化劑表面所吸附的毒物可用解吸的辦法驅逐，使催化劑恢性，然而這種可性一般也不能使催化劑恢復到中毒前的水平。性中毒稱不可逆中毒，這時，毒物與催化劑活性中心生成了結合力的物質，不能用一般方法將它去除或根本無法去除。 

催化劑的老化主要是由于熱穩(wěn)定性與機械穩(wěn)定性決定的，例如低熔點活性組分的流失或升華，會降低催化劑的活性。催化劑的工作溫度對催化劑的老化影響很大，溫度選擇和控制不好，會使催化劑半熔或燒結，從而導致催化劑表面積的下降而降低活性。另外，內(nèi)部雜質向表面的遷移，冷熱應力交替所造成的機械性粉末被氣流帶走。所有這些，都會加速催化劑的老化，而其中主要的是溫度的影響，工作溫度越高，老化速度越快。因此，在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)選擇合適的反應溫度將有助于延長催化劑的壽命。但是，過低的反應溫度也是不可取的，會降低反應速率。 為了提高催化劑的熱穩(wěn)定性，常常選擇合適的的載體來提組分的分散度，可防止其顆粒變大而燒結，例如以純銅作催化劑時，在200℃即失去活性，但如果采用共沉積法將Cu載于Cr2O3載體上，就能在較高的溫度下保持其活性。