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1、《石油炼制工艺学》课程论文柴油车尾气净化催化技术进展《石油炼制工艺学》课程论文学院：学号：姓名：7《石油炼制工艺学》课程论文柴油车尾气净化催化技术进展摘要：介绍了柴油车尾气排放的特性及主要污染物，从颗粒物的催化再生技术、贫燃条件下NOX的选择性催化还原技术以及氧化催化技术等几个方面对柴油车尾气净化技术，尤其是催化技术进行了探讨，并提出了未来柴油车用催化剂的发展方向。关键词：柴油车；尾气净化；催化技术；颗粒；NOx进入21世纪，汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环
2、境，引发呼吸系统疾病，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市热岛效应，使城市环境转向恶化。汽车作为一种重要的交通工具所带来的严重尾气污染问题逐渐引起重视，利用催化技术来净化汽车尾气,降低其中有害物质的排放以满足人类的环境需求，解决严重的城市空气污染已成为汽车排放控制技术中的重要内容。汽车主要分为汽油车、柴油车和代用燃料车，以汽油车最为普及，但是随着石油资源的短缺，温室效应的加剧,燃油经济性好(比汽油机低30%左右)、温室气体CO2排放少(比汽油机低30%左右)、安全性能高的柴油车逐渐受到重视。同时，由于柴油发动机自身技术的不断改进使现代柴油机不仅
3、具有高效、经济、环保的特点，而且在高速性能、加速性能、操作性能、乘坐舒适性和噪音方面已经完全可以与现代汽油机相媲美。据预测，1995～2015年全球汽车产量将从4900万辆增至8860万辆，其中汽油车增加22%,柴油车增加58%[1]。可以说汽车柴油机化将是未来汽车发展的主要方向。但这并不代表柴油机尾气排放无需处理,其排放污染的危害性同样不可忽视,由于排放温度低、氧含量高、含有大量的硫和颗粒物质等特点使柴油机尾气净化催化技术远不如汽油车三元催化技术成熟，富氧条件下NOX的选择催化还原以及颗粒物质的催化燃烧再生技术均是催化研究领域的重要课题。本
4、文从催化技术的角度着重介绍了相关柴油车尾气净化技术。1柴油车尾气排放特征及主要污染物由于燃烧方式不同，柴油机压缩比和缸内燃烧压力高于汽油机，而平均混合气浓度和燃烧温度又低于汽油机，柴油密度高于汽油密度，分子中碳原子数也多，使柴油机在排气污染物的形成特点、量值大小以及影响参数等方面都与汽油机有很大的差别。柴油车尾气排放主要成分(体积分数):N275.21%、水蒸汽2.6%、O215%、CO27.1%和0.09%其他物质(包括CO、HC、NOx、SO2、硫酸盐、醛和微量颗粒物等)[2],其中含有大量有害物质,7《石油炼制工艺学》课程论文主要为氮氧
5、化物、碳氢化合物、一氧化碳、硫化物和颗粒排放物,颗粒污染物对人体健康的危害性最大。表1为柴油机与汽油机主要排放污染物含量比较。表1 柴油机与汽油机主要排放污染物含量比较颗粒物DPM为一种固体和流体的复杂聚合体，由干碳颗粒、SOF(吸附凝结了大量碳氢化合物的碳微粒)和SO4硫酸盐物质(即硫酸水合物)三种基本物质组成，粒径0.01～2μm。与汽油车相比,柴油车尾气排放具有如下特征:(1)排气温度低。通常柴油机排气温度较低,在加速行驶工况是最高约300～400℃,这对催化剂的低温活性提出了要求。(2)尾气中氧含量高。由于燃烧方式的不同,柴油机压缩比
6、和缸内燃烧压力均高于汽油机,而平均混合气浓度和燃烧温度又低于汽油机,这就使柴油机总是在富氧条件下工作,其过量空气系数可在1.2～∞变化,根据发动机设计的不同,柴油机尾气中氧含量一般为3%～17%,这样的条件对于在理论空燃比条件(过量空气系数为1)下同时去除三种有害气体成分的汽油车三元催化剂来说就完全不能适用了,尤其是富氧条件下的NOx还原显得更为困难,必须开发新的催化转化技术。(3)颗粒物质排放高。由于燃烧时一段时间的高温和局部特浓混合气的存在使柴油机尾气中含有大量的碳烟微粒,这些微粒直径小,极易吸入人体,而且部分微粒是致癌物质,由于颗粒物质
7、小不易收集,而碳烟的燃烧温度又较高(远高于柴油车尾气温度),增加了其净化技术的难度,寻找合适的催化剂降低其燃烧温度就显得尤为重要。(4)CO、HC排放低。由于柴油机的平均混合气浓度比汽油机稀的多,即便在高负荷区平均过量空气系数也远大于1,所以柴油机总有足够的氧对已形成的CO、HC进行氧化。因此柴油机的CO、HC排放要比汽油机低得多,处理起来也容易得多,但是由于柴油中硫含量较高,尾气中SO2含量高,极易氧化为硫酸盐颗粒物质,增加颗粒物的排放,因此必须增加催化剂的选择性和抗硫性。7《石油炼制工艺学》课程论文2 柴油车尾气净化催化技术改善柴油车尾气
8、排放除了发动机技术自身的不断改进发展外,主要还得依靠机外净化技术。柴油车尾气后处理技术主要包括选择性还原催化转化技术(用于降低NOx的排放)、氧化催化技术(可降低微
