理论教育 醇醚燃料与汽车应用技术:催化效果及环境保护

醇醚燃料与汽车应用技术:催化效果及环境保护

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了保护环境,减少有害物质的排放,目前汽车排气管上都安装了三元催化转化器。经一个三元催化转化器催化后,甲醛排放量大约为三元催化转化器前甲醛排放量的一倍,经双三元催化之后甲醛排放又减少了30%左右。甲醇在经过第一个三元催化转化器时,基本上已经完全被氧化掉。故在尾气经过双三元催化转化器之后,甲醛的含量大大降低。

醇醚燃料与汽车应用技术:催化效果及环境保护

为了保护环境,减少有害物质的排放,目前汽车排气管上都安装了三元催化转化器。三元催化转化器可以使气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)以及氮氧化合物(NOx)催化反应成对环境无害的二氧化碳、水和氮气等物质;但其对甲醛排放是否有改善效果尚不得知。因此选取了Flyer M-TCE型发动机为试验平台,对比了发动机在相同工况下(发动机转速=2600r/min,节气门开度30%),燃用不同燃料时,三元催化转化器数量对甲醛排放的影响,实验结果见表16-11所示。

表16-11 三元催化器前后甲醛排放对比 (单位:mg/m3

978-7-111-48866-8-Chapter16-28.jpg

从表16-11可以看出,三元催化转化器前采样测得的甲醛排放值为3.89mg/m3,一个三元催化转化器后采样测得的甲醛排放值为7.78mg/m3,采用双三元催化转化器两次催化之后甲醛排放又减少到2.49mg/m3,不同采样点测得的甲醛排放值明显不同。经一个三元催化转化器催化后,甲醛排放量大约为三元催化转化器前甲醛排放量的一倍,经双三元催化之后甲醛排放又减少了30%左右。

这主要是因为甲醛是燃烧的中间产物。发动机缸内温度高,不适宜于甲醛的生成,甲醛在高温气团中也不可能存在太久,所以气缸内产生的甲醛仅是排气中的小部分,排气中的甲醛主要是未燃甲醇在排气管中氧化而生成的,其生成量的多少取决于排气中未燃甲醇的多少、排气温度以及反应时间。甲醇生成甲醛的反应有氧化和脱氢两个反应:氧化反应是放热反应,如式(16-4)所示,脱氢反应是吸热反应,如式(16-5)所示。(www.daowen.com)

978-7-111-48866-8-Chapter16-29.jpg

式(16-5)为吸热反应,需要在较高温度下进行,在温度低于447℃时,甲醇脱氢为甲醛的反应自由能为正值,是热力学上最不利的反应,要使反应能在低温下进行须使用催化剂,把银合金或把可作为催化剂的物质加进去,降低反应温度。甲醛消失的反应有还原反应式(16-6)或深度氧化反应式(16-7)、式(16-8)。

978-7-111-48866-8-Chapter16-30.jpg

催化前甲醛主要由甲醇氧化生成,氧浓度不大,甲醛排放量也不大。催化后式(16-4)~式(16-8)的反应都可能进行,在催化剂(Pd、Pt)作用下不仅可以消耗掉甲醛,同时可能通过式(16-5)生成甲醛,当生成甲醛的速率小于甲醛消耗的速率时,催化处理后尾气中甲醛减少。反之,催化处理后尾气中甲醛会增多。也就是说在经过单三元催化转化器的时候,生成甲醛的速率大于甲醛消耗的速率,致使甲醛排放值大于催化前。甲醇在经过第一个三元催化转化器时,基本上已经完全被氧化掉。这样,当尾气经过双三元催化转化器时,基本上没有新的甲醛生成。但是,在第二个催化转化器的作用下,基本上反应的是式(16-7)和式(16-8)的反应,也就是说,很大部分的甲醛发生了氧化反应,生成了CO2和H2O。故在尾气经过双三元催化转化器之后,甲醛的含量大大降低。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈