柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進(jìn)展

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1、《石油煉制工藝學(xué)》課程論文柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進(jìn)展《石油煉制工藝學(xué)》課程論文學(xué)院：學(xué)號(hào)：姓名：7《石油煉制工藝學(xué)》課程論文柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進(jìn)展摘要：介紹了柴油車尾氣排放的特性及主要污染物，從顆粒物的催化再生技術(shù)、貧燃條件下NOX的選擇性催化還原技術(shù)以及氧化催化技術(shù)等幾個(gè)方面對(duì)柴油車尾氣凈化技術(shù)，尤其是催化技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了未來(lái)柴油車用催化劑的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：柴油車；尾氣凈化；催化技術(shù)；顆粒；NOx進(jìn)入21世紀(jì)，汽車污染日益成為全球性問(wèn)題。隨著汽車數(shù)量越來(lái)越多、使用范圍越來(lái)越廣，它對(duì)世界環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)也越來(lái)越大，尤其是危害城市環(huán)

2、境，引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，造成地表空氣臭氧含量過(guò)高，加重城市熱島效應(yīng)，使城市環(huán)境轉(zhuǎn)向惡化。汽車作為一種重要的交通工具所帶來(lái)的嚴(yán)重尾氣污染問(wèn)題逐漸引起重視，利用催化技術(shù)來(lái)凈化汽車尾氣,降低其中有害物質(zhì)的排放以滿足人類的環(huán)境需求，解決嚴(yán)重的城市空氣污染已成為汽車排放控制技術(shù)中的重要內(nèi)容。汽車主要分為汽油車、柴油車和代用燃料車，以汽油車最為普及，但是隨著石油資源的短缺，溫室效應(yīng)的加劇,燃油經(jīng)濟(jì)性好(比汽油機(jī)低30%左右)、溫室氣體CO2排放少(比汽油機(jī)低30%左右)、安全性能高的柴油車逐漸受到重視。同時(shí)，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自身技術(shù)的不斷改進(jìn)使現(xiàn)代柴油機(jī)不僅

3、具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)，而且在高速性能、加速性能、操作性能、乘坐舒適性和噪音方面已經(jīng)完全可以與現(xiàn)代汽油機(jī)相媲美。據(jù)預(yù)測(cè)，1995～2015年全球汽車產(chǎn)量將從4900萬(wàn)輛增至8860萬(wàn)輛，其中汽油車增加22%,柴油車增加58%[1]。可以說(shuō)汽車柴油機(jī)化將是未來(lái)汽車發(fā)展的主要方向。但這并不代表柴油機(jī)尾氣排放無(wú)需處理,其排放污染的危害性同樣不可忽視,由于排放溫度低、氧含量高、含有大量的硫和顆粒物質(zhì)等特點(diǎn)使柴油機(jī)尾氣凈化催化技術(shù)遠(yuǎn)不如汽油車三元催化技術(shù)成熟，富氧條件下NOX的選擇催化還原以及顆粒物質(zhì)的催化燃燒再生技術(shù)均是催化研究領(lǐng)域的重要課題。本

4、文從催化技術(shù)的角度著重介紹了相關(guān)柴油車尾氣凈化技術(shù)。1柴油車尾氣排放特征及主要污染物由于燃燒方式不同，柴油機(jī)壓縮比和缸內(nèi)燃燒壓力高于汽油機(jī)，而平均混合氣濃度和燃燒溫度又低于汽油機(jī)，柴油密度高于汽油密度，分子中碳原子數(shù)也多，使柴油機(jī)在排氣污染物的形成特點(diǎn)、量值大小以及影響參數(shù)等方面都與汽油機(jī)有很大的差別。柴油車尾氣排放主要成分(體積分?jǐn)?shù)):N275.21%、水蒸汽2.6%、O215%、CO27.1%和0.09%其他物質(zhì)(包括CO、HC、NOx、SO2、硫酸鹽、醛和微量顆粒物等)[2],其中含有大量有害物質(zhì),7《石油煉制工藝學(xué)》課程論文主要為氮氧

5、化物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳、硫化物和顆粒排放物,顆粒污染物對(duì)人體健康的危害性最大。表1為柴油機(jī)與汽油機(jī)主要排放污染物含量比較。表1　柴油機(jī)與汽油機(jī)主要排放污染物含量比較顆粒物DPM為一種固體和流體的復(fù)雜聚合體，由干碳顆粒、SOF(吸附凝結(jié)了大量碳?xì)浠衔锏奶嘉⒘?和SO4硫酸鹽物質(zhì)(即硫酸水合物)三種基本物質(zhì)組成，粒徑0.01～2μm。與汽油車相比,柴油車尾氣排放具有如下特征:(1)排氣溫度低。通常柴油機(jī)排氣溫度較低,在加速行駛工況是最高約300～400℃,這對(duì)催化劑的低溫活性提出了要求。(2)尾氣中氧含量高。由于燃燒方式的不同,柴油機(jī)壓縮比

6、和缸內(nèi)燃燒壓力均高于汽油機(jī),而平均混合氣濃度和燃燒溫度又低于汽油機(jī),這就使柴油機(jī)總是在富氧條件下工作,其過(guò)量空氣系數(shù)可在1.2～∞變化,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的不同,柴油機(jī)尾氣中氧含量一般為3%～17%,這樣的條件對(duì)于在理論空燃比條件(過(guò)量空氣系數(shù)為1)下同時(shí)去除三種有害氣體成分的汽油車三元催化劑來(lái)說(shuō)就完全不能適用了,尤其是富氧條件下的NOx還原顯得更為困難,必須開(kāi)發(fā)新的催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。(3)顆粒物質(zhì)排放高。由于燃燒時(shí)一段時(shí)間的高溫和局部特濃混合氣的存在使柴油機(jī)尾氣中含有大量的碳煙微粒,這些微粒直徑小,極易吸入人體,而且部分微粒是致癌物質(zhì),由于顆粒物質(zhì)

7、小不易收集,而碳煙的燃燒溫度又較高(遠(yuǎn)高于柴油車尾氣溫度),增加了其凈化技術(shù)的難度,尋找合適的催化劑降低其燃燒溫度就顯得尤為重要。(4)CO、HC排放低。由于柴油機(jī)的平均混合氣濃度比汽油機(jī)稀的多,即便在高負(fù)荷區(qū)平均過(guò)量空氣系數(shù)也遠(yuǎn)大于1,所以柴油機(jī)總有足夠的氧對(duì)已形成的CO、HC進(jìn)行氧化。因此柴油機(jī)的CO、HC排放要比汽油機(jī)低得多,處理起來(lái)也容易得多,但是由于柴油中硫含量較高,尾氣中SO2含量高,極易氧化為硫酸鹽顆粒物質(zhì),增加顆粒物的排放,因此必須增加催化劑的選擇性和抗硫性。7《石油煉制工藝學(xué)》課程論文2　柴油車尾氣凈化催化技術(shù)改善柴油車尾氣

8、排放除了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)自身的不斷改進(jìn)發(fā)展外,主要還得依靠機(jī)外凈化技術(shù)。柴油車尾氣后處理技術(shù)主要包括選擇性還原催化轉(zhuǎn)化技術(shù)(用于降低NOx的排放)、氧化催化技術(shù)(可降低微