柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進展

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1、《石油煉制工藝學》課程論文柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進展《石油煉制工藝學》課程論文學院：學號：姓名：7《石油煉制工藝學》課程論文柴油車尾氣凈化催化技術(shù)進展摘要：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)等幾個方面對柴油車尾氣凈化技術(shù)，尤其是催化技術(shù)進行了探討，并提出了未來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進入21世紀，汽車污染日益成為全球性問題。隨著汽車數(shù)量越來越多、使用范圍越來越廣，它對世界環(huán)境的負面效應(yīng)也越來越大，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的嚴重尾氣污染問題逐漸引起重視，利用催化技術(shù)來凈化汽車尾氣,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)濟性好(比汽油機低30%左右)、溫室氣體CO2排放少(比汽油機低30%左右)、安全性能高的柴油車逐漸受到重視。同時，由于柴油發(fā)動機自身技術(shù)的不斷改進使現(xiàn)代柴油機不僅

3、具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保的特點，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)代汽油機相媲美。據(jù)預(yù)測，1995～2015年全球汽車產(chǎn)量將從4900萬輛增至8860萬輛，其中汽油車增加22%,柴油車增加58%[1]。可以說汽車柴油機化將是未來汽車發(fā)展的主要方向。但這并不代表柴油機尾氣排放無需處理,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)等特點使柴油機尾氣凈化催化技術(shù)遠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，柴油機壓縮比和缸內(nèi)燃燒壓力高于汽油機，而平均混合氣濃度和燃燒溫度又低于汽油機，柴油密度高于汽油密度，分子中碳原子數(shù)也多，使柴油機在排氣污染物的形成特點、量值大小以及影響參數(shù)等方面都與汽油機有很大的差別。柴油車尾氣排放主要成分(體積分數(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》課程論文主要為氮氧

5、化物、碳氫化合物、一氧化碳、硫化物和顆粒排放物,顆粒污染物對人體健康的危害性最大。表1為柴油機與汽油機主要排放污染物含量比較。表1　柴油機與汽油機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)了大量碳氫化合物的碳微粒)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。通常柴油機排氣溫度較低,在加速行駛工況是最高約300～400℃,這對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,柴油機壓縮比

6、和缸內(nèi)燃燒壓力均高于汽油機,而平均混合氣濃度和燃燒溫度又低于汽油機,這就使柴油機總是在富氧條件下工作,其過量空氣系數(shù)可在1.2～∞變化,根據(jù)發(fā)動機設(shè)計的不同,柴油機尾氣中氧含量一般為3%～17%,這樣的條件對于在理論空燃比條件(過量空氣系數(shù)為1)下同時去除三種有害氣體成分的汽油車三元催化劑來說就完全不能適用了,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。由于燃燒時一段時間的高溫和局部特濃混合氣的存在使柴油機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。由于柴油機的平均混合氣濃度比汽油機稀的多,即便在高負荷區(qū)平均過量空氣系數(shù)也遠大于1,所以柴油機總有足夠的氧對已形成的CO、HC進行氧化。因此柴油機的CO、HC排放要比汽油機低得多,處理起來也容易得多,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》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)動機技術(shù)自身的不斷改進發(fā)展外,主要還得依靠機外凈化技術(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