第九章环境催化剂

第九章环境催化机动车尾气净化排烟脱硫、脱氮催化燃烧CO2和氯氟烃的催化治理清洁燃料和环境友好催化第一节机动车尾气净化1、汽油机尾气净化技术：三效催化剂：同时催化转化CO,HC和NOx1).三效催化剂尾气净化原理NO+CON2+CO2NO+H2N2+H2OCO+O2CO2HC+O2CO2+H2OCO+H2OCO2+H21、汽油机尾气净化技术：三效催化剂：同时催化转化CO,HC和NOx2).三效催化剂组成Pd-Rh-Pt/g-Al2O3/堇青石(Cordierite:镁铝硅酸盐)Pd,Pt：CO、HC氧化Rh：NOx还原助剂：CeO2：储氧功能BaO：提高g-Al2O3热稳定性1、汽油机尾气净化技术：三效催化剂：同时催化转化CO,HC和NOx3).三效催化剂存在的问题Pd-Rh-Pt成本高贫燃(leanburn)条件：NOx还原效率低低温活性差，冷启动过程尾气转化效率低2、柴油机尾气净化技术：特点：氧含量高，NOx含量高有固液混合颗粒，含硫酸盐处理方法：催化NOx分解：NOxN2＋O2注入还原剂(柴油)：耗油增加尚不够成熟第二节排烟脱硫、脱氮1、NOx催化消除：1).NH3为还原剂：V2O5/TiO2为催化剂4NO+4NH3+O24N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O使用条件：O2含量5%选择性催化还原(SCR)第二节排烟脱硫、脱氮1、NOx催化消除：2).烃类为还原剂(低碳烷烃、烯烃)：Cu-ZSM-5为催化剂NO+O2+HCN2+CO2+H2O富O2条件下使用，无氧条件下无活性。选择性催化还原(SCR)第二节排烟脱硫、脱氮2、SOx催化消除：1).碱吸收Ca(OH)2+SO2Ca(SO3).5H2O2).催化消除：V2O5为催化剂SO2＋O2SO3SO3＋H2OH2SO4第二节排烟脱硫、脱氮3、同时脱除NOx和SOx：两段催化剂：先注入NH3，脱除NOx，再将SO2氧化为SO3，经水洗吸收。催化剂主要组分：V2O5第三节催化燃烧火焰燃烧：燃烧不完全：有CO生成火焰温度高(1300oC)，使N2氧化为NOx催化燃烧：促进完全燃烧降低燃烧温度减少废气排放催化燃烧催化剂：Pd(Pt)/Al2O3CuO,MnOx,CoOx复合氧化物CH4催化燃烧+CH4重整＝CH4部分氧化CH4＋O2CO2＋H2OCH4＋CO2CO＋H2CH4＋H2OCO＋H2CH4＋O2CO＋H2CH4催化燃烧：CombustionDryreformingSteamreformingPartialoxidationLangmuir-Hinshelwood(L-H)机理：双分子机理A＋*A*B＋*B*A*＋B*AB*AB*AB＋*Eley-Rideal(E-R)机理：单分子机理A＋*A*A*＋BAB*AB*AB＋*第四节CO2和氯氟烃催化治理1、控制CO2排放引起的温室效应：减少排放：节能、使用不含碳能源循环利用：植物光合作用2、氯氟烃化学特性：稳定、无毒、不易燃烧用途：致冷剂、发泡剂、清洗剂危害：破坏臭氧层，造成地面紫外线增加治理：用含氢氟氯烃代替含氢氟氯烃在到达臭氧层之前分解第四节CO2和氯氟烃催化治理2、氯氟烃氟利昂制冷剂CFC–11：CFCl3CFC-12：CF2Cl2替代品HCFC–123：CHCl2CF3HFC-134a：CH2FCF3破坏臭氧层不会破坏臭氧层含氢氟氯烃在到达臭氧层之前分解CCl4?CCl3123CHCl3?CHCl2C2Cl6C2Cl4?CH2Cl?CH3Hydrocarbons123烃****四氯化碳加氢脱氯反应路径示意图CCl4治理第五节清洁燃料和环境友好催化1、清洁汽油：烯烃、芳烃：高辛烷值汽油组分，但会造成积碳，尾气中CO、HC、NOx等污染物增加目标：降低烯烃、芳烃含量，避免辛烷值损失途径：选择性裂解使烯烃转化为C3=、C4=；烯烃与醇类醚化；芳烃抽提2、清洁柴油目标：脱硫、脱芳、减少异构、提高十六烷值工艺：加氢脱硫、加氢裂化3、绿色化学化工及环境友好催化剂清洁生产的要求清洁生产工艺无毒无害中间产品；无废少废工艺；物料内部循环清洁产品不破坏环境；不危害人体健康；便于回收、再生清洁能源例:CH3-CH=CH2+H2O2CH3-CH-CH2TS-1O