天燃气催化剂技术范文

天燃气催化剂技术范文第1篇

【关键词】：氮氧化物；LNB；SNCR；SCR；脱硝技术。

中图分类号：B819文献标识码： A

1 前言

随着我国最新的《火电厂大气控制排放标准》和《大气污染防治法》的颁布实施，国内对NOx 排放控制将日趋严格，在京津冀、长三角和珠三角地区，新建火电厂必须同步建设脱硝装置，2015年年底前，现役机组全部完成脱硝改造。北京《大气污染物排放标准》（DB11/139-2007）要求行氮氧化物排放浓度不高100mg/Nm3。因此，国内的火电机组已经或正在综合自身条件和各种脱硝方式的特点量身定做合适的脱硝工程，最终达到排放要求。

2 几种脱硝技术的应用现状

燃煤锅炉生成的NOx主要由NO、NO2及微量N2O组成[1]，其中NO含量超过90%，NO2约占5~10%，N2O只有1%左右。利用煤粉燃烧过程产生的氮基中间产物或者往烟道中喷射氨气，在合适的温度、气氛或催化剂条件下将NOx还原，这是燃煤锅炉控制NOx排放的主要机理。由此衍生出炉内低NOx燃烧（简称LNB）、炉膛喷射还原剂的选择性非催化还原烟气脱硝（简称SNCR）和炉后烟道喷射还原剂的选择性催化还原烟气脱硝（简称SCR）等三类技术，这些技术成熟可靠，可单独或组合使用。

图2-1NOx生成与控制途径示意图

到2010年[2]，国内有17家电厂40多台老机组进行了LNB改造，烟煤锅炉的NOx排放浓度达到300~350mg/Nm3，贫煤锅炉达到400~450mg/Nm3；有14台机组实施了SNCR技术，脱硝效率约30~40%，配合LNB技术，可使烟煤机组NOx排放达到200mg/Nm3；建成的、在建的和签订合同拟建的SCR装置总计约有400多台（含30台老机组的SCR改造），脱硝效率约60~90%，NOx排放浓度最低约50mg/Nm3。整体上，国内针对燃煤锅炉具备了NOx控制技术的设计能力和工程实施能力，且拥有了一定的运行经验。

3 低NOx燃烧技术

低氮燃烧是国内外燃煤锅炉控制NOx排放的优先选用技术。墙式锅炉燃烧器之间的独立性相对较强，随着炉内空气分级燃烧、燃烧器本体的空气分级和煤粉浓缩分离技术的日臻完善，墙式锅炉燃烧过程中的NOx控制技术日趋成熟。

墙式旋流燃烧器可以控制燃烧过程中的NOx到比较低的水平，现代低氮燃烧技术通常采用深度空气分级燃烧，使燃烧器区域的空气过剩系数控制在0.85左右。深度空气分级不可避免地会影响煤粉的早期燃烧，为提高碳颗粒的后期燃烧和减少CO排放，通常配套采用先进的燃尽风喷嘴，使燃尽风射流兼具强的射流刚性与宽的覆盖广度，强化分级风与来自燃烧器区域的烟气混合。

表3-1 低氮墙式燃烧器应用案例

项目 容量MW 入口NOx浓度mg/Nm3 出口NOx浓度mg/Nm3 应用产品名称

利港一期 350 1300 350~400 美国Opti-Flow型低氮燃烧器＋OFA＋侧翼风＋煤粉平衡阀技术

华能南京 320 1350 700 西安热工院DSB燃烧器＋OFA技术

华能太仓 600 220~300 东锅的HTNR3型燃烧器

扬州二热 600 220~300 巴威的EI-XCL型旋流燃烧器

3.1低氮燃烧技术面临的主要问题

组织低NOX燃烧的大部分技术措施均有悖于传统的强化燃烧的概念，从氮氧化物生成和抑制机理来分析，燃烧器快速着火、还原区低过剩空气系数等技术的应用，使得燃烧器区域可能存在发生一些负面问题[3]。

采用低氮燃烧技术有可能带来的锅炉炉膛结焦，燃烧器区域水冷壁高温腐蚀。

低过剩空气系数的燃烧环境势必以牺牲燃烧效率为代价，灰渣含碳量高，在不提高煤粉细度的情况下，飞灰可燃物含量会有所增加。

燃烧器区域欠氧燃烧，炉壁附近CO含量增加，具有引起水冷壁金属腐蚀潜在可能性。

燃尽风的应用会提高锅炉尾部温度，导致蒸汽超温，增加减温水的耗量。

锅炉低负荷燃烧稳定性下降。

3.2应对措施

目前国内所采用的低氮燃烧技术多数已在设计时考虑了这些问题，其中防止结焦和高温腐蚀的技术有同轴燃烧技术、燃烧器风包煤技术和在运行中加强炉室吹灰等;

选择高效低NOx旋流燃烧器，兼具湍流燃烧器的快速燃烧与早期低NOx燃烧器的欠氧燃烧特点，在控制NOx排放到300~400mg/Nm3的同时，能将锅炉燃烧的牺牲降低到最小。

根据高温腐蚀发生的机理，采取在水冷壁壁面附近营造氧化性气氛或保证水冷壁壁面清洁是十分重要的措施。

提高燃尽度的措施有可调燃尽风(包括角度、位置和比例)、煤粉细度调整等。

在国外还采用对这主燃烧器区域水冷壁附近烟气成分进行实时监控的方法来修正低氮燃烧的燃料及配风控制，但由于所需价格昂贵，在国内一般无法实施。

对于采用低氮燃烧技术的锅炉来讲，必须在保证控制锅炉汽水参数、安全经济燃烧等的基础上有效地控制NOX排放。出力、汽温、飞灰含碳量、炉膛燃烧器区域烟气成分和排放等被控对象控制目标的实现，对调节量如总风最、分级风量、燃烧器摆角、磨煤机组合(调节炉腌火焰中心)的要求有时是不一致的，特别当系统设计本身存在一定问题时，NOX排放往往受到制约。因此，低氮燃烧器的设计必须在满足锅炉本身特性的基础上，包括对煤种、燃烧方式、配风量、火焰中心的变化、燃烧气氛的变化等因素进行综合考虑。

4SCR烟气脱硝技术

选择性催化还原（SCR）技术是把还原剂氨气喷入锅炉省煤器下游300~400℃的烟道内，在催化剂作用下，将烟气中NOx还原成无害的N2和H2O。SCR工艺主要由供氨系统、催化剂、烟气管道和控制系统组成，需在烟道上增设一个反应器。受制于锅炉烟气参数、飞灰特性及空间布置等因素，SCR工艺主要分为三种：高灰型、低灰型和尾部型等。高灰型SCR是主流布置，工作环境相对恶劣，催化剂活性惰化较快，但烟气温度合适（300~400℃），经济性最高。低灰型SCR与尾部型SCR的选择，主要是为了净化催化剂运行的烟气条件或者是受到布置空间的限制，由于需将烟气加热到300℃以上，只适合于特定环境。

无论是新建机组还是在役机组改造，绝大部分煤粉锅炉都可以安装SCR装置。SCR是一项十分成熟的技术，脱硝效率稳定。但是，催化剂和还原剂的使用，使它成为最昂贵的脱硝技术。根据多个国内项目的评估，使用SCR，发电成本将增加0.8~1.2分/kW.h。

表4-1SCR应用案例

项目 容量MW 入口NOx浓度mg/Nm3 出口NOx浓度mg/Nm3 脱硝效率％ 氨逃逸浓度μL/L 压降Pa

福建后石 600 308 86~125 40~73.3 4.99 255

嵩屿电厂 300 450~707 270~462 60 2.64~36.9 1000以下

阳城 600 1300 260 80 2.64~36.9 800

4.1SCR技术优点

SCR烟气脱硝效率可以高达95%，对炉膛的影响较小，NOx排放浓度可控制到50mg/Nm3以下，符合更高环保标准的要求。这些指标是其他任何一项脱硝技术都无法单独达到的。

4.2SCR技术缺点

投资较高,占地面积大。不但需要一套氨气的制备设备，而且需要在空预器入口（烟温为320~420℃范围）增设反应器，反应器内安装催化剂，增加锅炉烟道阻力约700~1000Pa，需提高引风机压头。

如采用液氨作还原剂，液氨储存量超过40t即成为重大危险源，就需要考虑氨区内外的安全距离，至少约需2500~3000m2的场地空间，且须经过安全、环保与消防等机构的评估。

氨的氧化将一部分氨转化为其他氮化合物。不希望发生氨的氧化，有以下几个方面原因[4]：首先，为达到给定的NOx脱除率，需要的氨供给率将增加，需要添加额外的还原剂以替换被氧化的氨；第二，氨的氧化减少了催化剂内表面吸附的氨，影响NOx 脱除，导致催化剂体积不足。因此氨的氧化使SCR工艺过程的物料平衡变得复杂。

由于氨不是被氧化就是与NOx反应或者作为氨逃逸从反应器中排出，因此，SCR烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的测量仪器。逃逸氨与SO3反应，有可能在空预器换热面上形成硫酸氢铵，可能恶化空预器的堵塞。

由于SCR催化剂的氧化特性，在燃用含硫煤的锅炉中也会将SO2氧化为SO3。SO2氧化率受SO2浓度、反应器温度、催化剂质量、催化剂的结构设计及配方的影响。SO3的产生率正比于烟气中SO2的浓度。增加反应温度也会加快SO2的氧化，当温度超过371 C时，氧化率将迅速增加。SO2氧化率也与反应器中催化剂的体积成正比。为获得高的NOX脱除效率和低的氨逃逸而设计的反应器SO3的产生率也会更高。

催化剂在与烟气接触过程中，受到气态化学物质碱性金属Na、K 等或As、Ca 等毒害，引起催化剂的中毒；催化剂堵塞、磨损。由于氨盐沉积和飞灰沉积、碰撞，造成催化剂的堵塞，局部堵塞会导致催化剂的磨损，严重时会影响机组正常运行；通常3~4年增加或更换一层催化剂。对于废弃的催化剂，由于富集了大量痕量重金属元素，需要谨慎处理。[5]

5总结

从脱硝效率上看，单独应用LNB或SNCR技术不太可能实现低于100mg/Nm3的排放目标，只有SCR技术在使用足够量的催化剂的状况下的能够单独实现；从投资上看，LNB和SNCR技术投资低，且属于一次性投资，运行维护费用少，SCR技术需要使用昂贵的催化剂，效率的提高只在增加催化剂数量的前提下实现，且催化剂需要定期更新，维护费用高；基于综合因素，几种脱硝技术的组合应用，可以实现脱硝效率的叠加，同时可以抵消过高的投资。

参考文献

[1] 钟秦·燃煤烟气脱硫技术及工程实例[M]·北京；化学工业出版社，2002。

[2]天津国华盘山发电有限责任公司1、2号锅炉脱硝改造工程可研报告 [M]·西安热工院。

[3]周 新 雅·大型燃煤电站锅炉低氮燃烧技术分析及应用策略[J] . 华东电力，2003,(10)

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天燃气催化剂技术范文第2篇

关键词：氢 甲醇 蒸汽重整 燃料电池

目前，世界上所需的氢气主要来自于天然气蒸汽重整和烃类的部分氧化。由于受地域、烃类资源可得性等条件限制，部分用户无法采用最为经济的天然气重整制氢技术，转而采用电解制氢和甲醇制氢技术。电解法制得标准状态的氢的电耗一般为3.99-5.12kW・h/m3，生产成本较高，限制了该技术的发展和使用。对于中等规模的用氢场所，如100-1000m3/h的用户，由于甲醇的易于运输，易于获得等特点，使甲醇制氢技术倍受关注，并应用于众多特定的场所。

1、甲醇蒸汽重整制氢工艺

利用甲醇制氢有二种途径：甲醇分解、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重整。

甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高（由反应式可以看出其产物的氢气组成可接近75%），能量利用合理，过程控制简单，便于工业操作而更多地被采用。

甲醇蒸汽重整是吸热反应，可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。甲醇蒸汽重整制氢工艺工业化多年，经历了多次技术改进，已相当成熟。

甲醇蒸汽重整反应通常在250-300℃，1-5MPa，H20与CH30H摩尔比为1.0-5.0的条件下进行，重整产物气经过变压吸附等净化过程，可得不同规格的氢气产品。

甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统，也可以使用绝热反应系统。等温反应系统采用管式反应器，管壳中充满热载体进行换热，保持恒温反应。在绝热反应系统中，蒸汽与甲醇混合物经过一系列绝热催化剂床层，床层之间配备换热器。

反应产物净化系统可根据产品质量等级要求选择，变压吸附及膜分离技术是非常实用的气体净化技术。变压吸附净化可获得纯度高于99.99%的氢气产品，依据所使用的不同吸附剂及工艺条件，氢回收率在70%-87%之间变化。溶剂洗涤、CO催化转化、甲烷化等过程均可用于净化氢气。

甲醇蒸汽重整制氢工艺具有以下特点：

（1）与大规模的天然气、重油转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。上述制氢工艺，需在800吧以上的高温下进行，转化炉等设备需要特殊材质。同时需综合考虑能量平衡及利用，故不适用于小规模制氢。而甲醇蒸汽转化制氢反应温度低（260-280℃），工艺条件缓和，燃料消耗低。日本业内人士研究认为，与同等规模的天然气或重油转化制氢装置相比，甲醇蒸汽转化制氢的能耗，仅是前者的50%。

（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本低。水电解制氢（能力一般小于200m3/h）是比较成熟的制氢方法，但其单位氢气成本较高。郝树仁等测算得出，一套规模为1000m3/h的甲醇蒸汽制氢转化装置的氢气成本不高于2元/m3，而水电解制氢约4-6元/m3。

（3）所用的甲醇原料易得，运输、储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要进行净化处理，反应条件温和，流程简单，易于操作。

（4）适用于中等规模用氢场所，如100-1000m3/h，可以做成组装式或移动式装置，操作方便，搬运灵活。

2、甲醇蒸汽重整制氢催化剂

根据微可逆原理，甲醇蒸汽重整反应可在现有能进行甲醇合成反应的任何一种催化剂上进行，即（4）式、（5）式两反应使用的催化剂均可用于甲醇蒸汽重整。

催化剂可以是传统的高压合成催化剂，如Cr-Zn催化剂，也可以是低压合成催化剂，如Cu-Zn、Cu-Fe催化剂等。催化剂通常为混合氧化物或不同性质的简单结构氧化物的混合物，可以只有活性组分或者由活性组分、载体及粘结剂等组成。3、甲醇蒸汽重整制氢经济性分析

甲醇蒸汽重整制氢过程对得不到廉价烃资源的用户是非常有利的，无论装置的规模多大，甲醇的价格都是影响氢生产成本的重要因素。

除甲醇价格外，影响氢生产成本的因素是净化装置的回收率。氢回收率72%的甲醇蒸汽重整装置是一套自供热装置，如回收率高于72%，就要为装置提供额外能源。虽然额外引入燃料将增加成本，但对于大装置，回收率高于87%时，仍非常具有优势。

4、甲醇蒸汽重整制氢在燃料电池中的应用

在石油资源逐渐走向衰竭，环境问题日益严重的今天，人类正在加紧开发清洁能源，积极发展氢能技术。氢作为能源载体，是燃料电池较好的原料。为实现氢能的供给，可行的一个方案是在汽车中配置燃料电池驱动系统，通过燃料添加站向系统中加入高能量密度的液体燃料，汽车在行驶过程中，将高能量密度燃料转化成含氢气体，随后氢作为燃料电池的动力，使燃料电池产生电力，驱动汽车运行。在目前现有的液体燃料中，甲醇作为车载制氢的原料具有许多优点：（1）反应温度、反应压力低；（2）H与C的摩尔比高；（3）产物氢气流中CO含量低；（4）无NOx、SOx等排放物；（5）无炭黑颗粒生成；（6）对现有燃料添加站的改变小。

用于燃料电池系统的甲醇蒸汽重整制氢的主要设备有：重整反应器，催化燃烧器，气体净化处理器，氢储罐等。催化燃烧器为重整反应提供热量，并将废气中所有可燃烧的气体转化为H2O和CO2；气体净化处理器用于降低富氢产物流中CO含量，使其能够用于质子交换膜燃料电池；氢储罐用于存储氢气，以供汽车启动和加速过程中燃料电池对氢燃料的过度需求。

车载甲醇蒸汽重整制氢一般的反应条件为：反应温度250―300℃；反应压力0.1Mh；CH3OH与H，0的摩尔比1：1―1：1.3。工业铜基催化可用于车载甲醇制氢系统，但存在产物中CO含量高和催化剂长期稳定性差的问题。CO是燃料电池的毒物，它能降低电池电极的活性。为了开发出实用的车载甲醇制氢燃料电池驱动系统，研究者们正在研制其它金属催化剂，改进铜基催化制备方法。

天燃气催化剂技术范文第3篇

关键词：先进脱硝技术；大型燃煤发电机组；优化设计

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

大气中的 NOX污染物 90%以上来源于煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧过程各种污染源产生的 NOX中，绝大部分为 NO，它在大气中可以氧化生成 NO2，NO2比较稳定，而且毒性是 NO 的 4~5 倍，空气中 NO2的含量在 3.5×106（体积分数）持续1h，就开始对人体有影响；含量为 20~50×106时，对人眼有刺激作用。

与发达国家相比，我国在 NOX排放控制方面起步相对较晚，以致 NOX排放总量快速增长，并逐渐抵消了对近年来卓有成效的 SO2控制效果，如果不加强对NOX的治理，NOX的排放总量将会继续增长，甚至有可能超过 SO2而成为大气中最主要的污染物。随着我国环保意识的增强，相应法律法规的健全和执法力度的加大，尤其是在 2004 年 7 月 1 日正式实施《排污费征收使用管理条例》后，NOX控制势在必行。

一、脱硝技术综述

烟气脱硝技术在国外的起步比我国要早，按照时间顺序依次是日本、欧洲、美国。现阶段世界范围内，在实践中应用相对可靠烟气脱硝技术有：低氮燃烧技术、SCR（选择性催化还原法）、SNCR（选择性非催化还原法）。由于 SCR和 SNCR 的脱硝效率较高，因此这两种脱硝技术在烟气脱硝领域应用最为广泛。低氮燃烧器目前作为辅助手段。

低氮燃烧技术可分为三代，第一代只改变运行装置活动部分运行装置，对整个燃烧系统的改动不大；第二代是把空气分级送入炉内，使火焰的峰值降低。第三代是将空气和燃料都分别送入炉内，在燃烧器下游形成一个空燃比小于 1 的低氧富燃的还原性区域，将部分氮氧化物还原成氮气。这种方法常与其他方法联合使用，最高可使氮氧化物排放量下降80%左右。

SCR 技术又叫选择性催化还原技术，该技术是使用催化剂，以 NH3(或 CxHy等)作为还原剂，通过一系列复杂的化学反应，选择性的将氮氧化物转化为氮气和水。该方法早在 1957 年由 Engelhard 公司发现并申请专利。日本后来研发出了如今在该技术中被广泛使用的 V2O5/TIO2催化剂，并在 1977 年和 1979 年投入使用。目前 SCR 法已成为世界范围内应用最多，最可靠的技术。

SNCR 技术又叫选择性非催化还原技术，该技术不使用催化剂，由美国的Exxon 公司发明并在 1974 年成功应用于日本的工业生产中。该技术是以 NH3和尿素等为还原剂，在850-1100℃这样一个狭窄的温度范围内通过一系列复杂的化学反应去除氮氧化物。

除了上述三种方法之外，还有许多脱硝的方法，如：液体吸收法、微生物吸收法、等离子体法、炽热炭还原法、液膜法、SNRB 工艺脱硝技术、反馈式氧化吸收脱硝技术、活性碳吸附法、等离子体法、电子束法、脉冲电晕放电等离子体法 CuO 法、SNAP 法等。由于各种原因导致这些方法不能很好的推广使用。

二、燃烧过程中 NOX的控制技术

控制炉内 NOX的产生技术即低氮燃烧技术，低 NOX技术是通过减少 NOX的生成来减少 NOX的排放，比较简单经济，目前应用比较广泛。主要有以下几种：

（一）、空气分级燃烧

该种方法分为两个燃烧区（第一级和第二级），推迟燃烧过程和抑制 NOX的生成在第一级燃烧区完成。其余空气通过燃尽风口送入炉膛与第一级燃烧区（贫氧燃烧）产生的烟气混合，完成全部燃烧过程。在第二级燃烧区的α＞1。因为空气不是一次全部送入，故此称空气分级燃烧。NOX的产生量还原性气氛以及燃料在低氧条件下滞留时间决定，这两者又由分级程度和喷口与主燃烧区的距离决定。见图1。

图1降低NOX排放示意图

（二）、燃料分级燃烧

该技术为的是使生成的 NOX重新被还原。就是说，在燃料第一级燃烧区燃烧生成的 NOX进入第二级燃烧区被还原生成 N2。具体方法是将部分二次燃料从主燃烧区上方喷入，喷入后在炉膛内形成富燃料的二次燃烧区。NOX进入该区遂被还原成 N2。为保证燃料完全燃烧，可在二次燃烧区上方布置专门的燃尽风喷口。

（三）、烟气再循环技术

将部分低温烟气从空气预热器中抽取出来混入燃烧用的空气中，从而降低氧的浓度和火焰的最高值，但该技术会增加烟气的流量、烟气温度和阻力。脱硝效率较低，一般只作为辅助工艺。

三、脱硝技术优化研究

（一）、催化剂的优化选择

脱硝催化剂以TiO2为基材，该类催化剂的成分主要由V2O5（含量1%）、MoO3（含量10%）、TiO2（含量80%）等金属氧化物或起联合作用的混和物构成，催化活性温度为300℃～400℃，适合烟气脱硝技术的催化温度范围。选择催化剂的形式为板式催化剂，并选取一定反应面积的催化剂，满足在省煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件下达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求。

（二）、还原剂的优化选择

还原剂采用相对安全的尿素，具有无害、常压、干态及对设备安全性能无影响等优点，制氨工艺中，尿素的使用量由锅炉负荷与脱硝塔出口的氮氧化物含量决定，尿素计量模块的作用就是根据机组负荷与氮氧化物含量来决定当前锅炉的尿素使用量，送至炉前的多余尿素溶液将重新回至尿素存储罐内。

四、某公司脱硝方案论证

（一）、初步设计阶段

某公司2×660MW 超临界燃煤发电机组2007 年初步设计时也计划选择低氮燃烧器， 预留脱硝位置， 脱硝≤400mg/m3 的方案； 在2007 年底环境保护论证时考虑所处的长三角地理位置和环保的社会责任性，计划选择新建机组全部采用低氮燃烧器，1 台安装脱硝装置， 另1 台预留脱硝安装位置，脱硝效率原则上不低于80％，一次规划设计（锅炉BMCR 工况），分步实施。

（二）、具体设计原则

2台炉同步建设烟气脱硝装置，烟气脱硝方案采用高效低氮燃烧器＋选择性催化还原法（SCR）工艺。SCR 反应器考虑布置在锅炉省煤器和空气预热器之间（高含尘区布置）；脱硝系统按脱硝效率不低于80％，一次规划设计（锅炉BMCR 工况），分步实施。现阶段按脱硝效率大于60%实施（锅炉BMCR 工况）。催化剂模块按预留层考虑。SCR 不设烟气旁路系统。空预器增加换热模块。

（三）、SCR系统优化设计流程

本次脱硝技术优化设计主要内容包括基于经验的初步设计（包括SCR反应器及连接烟道、导流板等）、计算机模拟、基于计算机模拟结果的优化设计等，优化设计流程图如下图2所示：

图2 SCR脱硝工艺优化流程

（四）、SCR脱硝运行装置优化

为减少堵塞，对脱硝装置中吹灰器和空预器进行了优化，吹灰器采用耙式蒸汽吹灰器，在灰量较大时能起到很好的作用，减少SCR脱硝催化剂积灰情况。空预器低温段传热元件应采用搪瓷表面传热元件，防止由于空预器脏污使传热效果降低或空预器堵塞导致被迫停炉事件的发生。空预器和吹灰器选型上采用了双介质吹灰器（蒸汽和水），实现对空预器在线高压水冲洗。正常运行时采用蒸汽定期吹灰，空预器堵塞严重时采用高压水冲洗。

结束语

从理论上分析，某公司工程优化后的脱硝方案，具有效率高、经济性好、适用性和实用性强等优点。相信将来会被同行业普遍借鉴和引用。

参考文献

[1] 王振宇.燃煤电厂的除尘、脱硫、脱硝技术.环境保护科学，2005，31（2）

天燃气催化剂技术范文第4篇

众所周知，我国稀土矿以轻稀土组分为主，其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大，国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压，导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。

研究发现，轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构，使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此，将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。

催化剂是一种能够加速化学反应，且在反应前后自身不被消耗的物质；加强稀土催化的基础研究既提高生产效率，又节约资源和能源，减少环境污染，符合可持续发展的战略方向。

到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等，见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。

稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越，目前主要用作环保催化剂，也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。

铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求，而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能，从而改善催化剂的耐久性。目前，铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催化过程，也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。

与传统的贵金属催化剂相比，稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化，还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来，发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此，稀土催化材料在环保催化剂产品市场，特别是在有毒、有害气体的净化方面，具有巨大的应用市场和发展潜力。

二、汽车尾气净化

近年来，随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来，我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆， 2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后，中国2003年汽车产量已超过法国，已成为世界第四大汽车制造国。

汽车的大量使用，使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染，主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口，提高净化效率和稳定性，在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内，仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨reo。

目前，稀土用于汽车尾气净化方面包括在活性层中主要用作储氧材料、替代部分主催化剂、以及作为催化助剂等。在分散层中主要用作改善γ-al2o3的高温稳定性。在载体中主要用于改善机械强度和热稳定性。另外，汽车的电子燃油喷射系统需要的氧传感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。

除汽车外，我国自1999年以来，一直是世界最大的摩托车制造国，摩托车的年产量早已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器，国内一些大中型城市已开始要求治理摩托车的排气污染，这是稀土催化材料应用的一个重要方面。

在柴油车的尾气污染治理中，目前主要依靠安装一个氧化净化器来对柴油车排放的碳烟以及部分气体污染物进行氧化净化治理。这是稀土催化材料应用的又一个方面

    2002 年以来，我国固定式小型燃油发动机的产量也快速增长。目前主要用于家用发电机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备、以及许多其它方面。2003年仅出口的小型燃油发动机就达1500余万台。其中部分厂商已要求安装净化器，这又开拓了稀土催化材料的应用新领域。

从上述稀土催化材料的应用领域看，我国稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我国国内生产的汽车尾气净化器产量已达320余万套。包括催化剂、载体、以及氧传感器所消耗的各类稀土，总稀土用量达910余吨。预计到2005年，我国汽车尾气净化器的市场需求将超过 550万套，总稀土消耗量将达1560余吨。

三、工业有机废气治理

目前的大气污染物主要来自机动车排放的尾气，以及工业过程排放的有机废气等。如何针对这几种污染气体的成分特点，研究有效的催化材料是当前污染治理的关键所在。与此同时，随着生活水平的提高，室内空气污染也已成为都市居民所担心的关键。因此，工业有机废气的催化治理技术，以及室内空气净化是近年来稀土催化研究最为活跃的领域之一。目前，利用稀土催化技术治理工业有机废气的工作主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫、燃烧过程脱氮、纳米tio2光催化稀土改性、以及焦化污水催化净化等方面。

目前，在有机涂料、工业溶剂、粘合剂、制衣、制鞋、以及许多与有机溶液生产与使用的行业，工业有机废气的污染很严重。国内外的实践证明，治理工业废气和室内空气净化，催化氧化技术是最有效的技术措施。1997年以来，美国工业有机废气净化用催化剂的销售额一直以年平均20%～25%的速度增长。我国是化学品生产的大国，其中95%以上的废气尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能，独特的低温活性，优越的抗中毒能力，在有机废气治理方面已显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点，已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外，通过纳米水平的设计，开发出先进的稀土催化材料，可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。

稀土具有复杂的能级结构和光谱特性，对纳米tio2进行掺杂改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解决可见光利用率的技术之一。研究表明，在可见光下利用纳米tio2的光催化与稀土催化材料的低温催化氧化复合，被认为是最有希望的、可大规模应用于人居环境净化的有效方法。

四、催化燃烧

在20年之内，煤和石油在我国能源结构中仍将占主导地位。传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生氮氧化物，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。

利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少nox的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点，是燃烧技术的未来发展方向。据有关资料介绍，利用催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。

我国现有近40套炼油装置，年加工原油超过2亿吨。另外，燃煤电厂，工业锅炉、以及民用取暖等，年消耗能源超过14亿吨标准煤。采用催化燃烧技术，其节能效果将相当可观。另外，2002年我国燃气式热水器产量达7600万台，利用催化燃烧技术，也可提高民用燃料的燃烧效率。因此，催化燃烧技术在天然气发电、工业热源和民用等方面有巨大的发展潜力。

   

    目前，用于催化燃烧的主要是稀土催化材料，具有价格便宜、原料易得、耐高温性能好等优势。特别是利用分子组装技术制备稀土催化材料，使稀土及其活性组分在高温下具有较好的稳定性，是促进催化燃烧的发展方向。其中稀土基钙钛矿、六铝酸盐等稀土复合氧化物在天然气高温催化燃烧应用方面更具有良好的发展前景。

五、燃料电池

燃料电池能量转化效率高，污染物超低或零排放，是21世纪高效、低污染的绿色能源。预计到2010年，燃料电池技术可在大型电站、新型分布式电站等方面形成超过3000亿美元的庞大市场。

稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性，对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成，可提高电极材料的离子导电率，降低氧还原的活化能。通过研究组成、结构与导电性的关系以及掺杂离子的形态，来设计、合成新型结构的复合稀土氧化物，获得高电催化活性和高电导率的稀土电极材料，是固体氧化物燃料电池目前的研究热点。

六、展望

1.针对能源和环保领域的特点，发展具有自主知识产权的高性能稀土催化材料，促进稀土资源的高效利用，是解决稀土资源平衡利用的关键。

2.我国正处于汽车工业大发展时期，将稀土催化材料用于汽车尾气净化，既保护环境，又扩大稀土应用，是把稀土资源优势转化为经济优势的一个重要途经。

3.将稀土催化材料用于工业有机废气污染治理和人居环境净化，是推动稀土催化应用的动力之一。

天燃气催化剂技术范文第5篇

众所周知，我国稀土矿以轻稀土组分为主，其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大，国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压，导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。

研究发现，轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构，使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此，将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。

催化剂是一种能够加速化学反应，且在反应前后自身不被消耗的物质；加强稀土催化的基础研究既提高生产效率，又节约资源和能源，减少环境污染，符合可持续发展的战略方向。

到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等，见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。

稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越，目前主要用作环保催化剂，也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。

铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求，而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能，从而改善催化剂的耐久性。目前，铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催化过程，也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。?

与传统的贵金属催化剂相比，稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化，还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来，发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此，稀土催化材料在环保催化剂产品市场，特别是在有毒、有害气体的净化方面，具有巨大的应用市场和发展潜力。

二、汽车尾气净化?

近年来，随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来，我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆， 2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后，中国2003年汽车产量已超过法国，已成为世界第四大汽车制造国。

汽车的大量使用，使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染，主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口，提高净化效率和稳定性，在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内，仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨reo。

目前，稀土用于汽车尾气净化方面包括在活性层中主要用作储氧材料、替代部分主催化剂、以及作为催化助剂等。在分散层中主要用作改善γ-al2o3的高温稳定性。在载体中主要用于改善机械强度和热稳定性。另外，汽车的电子燃油喷射系统需要的氧传感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。?

除汽车外，我国自1999年以来，一直是世界最大的摩托车制造国，摩托车的年产量早已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器，国内一些大中型城市已开始要求治理摩托车的排气污染，这是稀土催化材料应用的一个重要方面。

在柴油车的尾气污染治理中，目前主要依靠安装一个氧化净化器来对柴油车排放的碳烟以及部分气体污染物进行氧化净化治理。这是稀土催化材料应用的又一个方面

2002 年以来，我国固定式小型燃油发动机的产量也快速增长。目前主要用于家用发电机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备、以及许多其它方面。2003年仅出口的小型燃油发动机就达1500余万台。其中部分厂商已要求安装净化器，这又开拓了稀土催化材料的应用新领域。

从上述稀土催化材料的应用领域看，我国稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年，我国国内生产的汽车尾气净化器产量已达320余万套。包括催化剂、载体、以及氧传感器所消耗的各类稀土，总稀土用量达910余吨。预计到2005年，我国汽车尾气净化器的市场需求将超过 550万套，总稀土消耗量将达1560余吨。

三、工业有机废气治理

目前的大气污染物主要来自机动车排放的尾气，以及工业过程排放的有机废气等。如何针对这几种污染气体的成分特点，研究有效的催化材料是当前污染治理的关键所在。与此同时，随着生活水平的提高，室内空气污染也已成为都市居民所担心的关键。因此，工业有机废气的催化治理技术，以及室内空气净化是近年来稀土催化研究最为活跃的领域之一。目前，利用稀土催化技术治理工业有机废气的工作主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫、燃烧过程脱氮、纳米tio2光催化稀性、以及焦化污水催化净化等方面。?

目前，在有机涂料、工业溶剂、粘合剂、制衣、制鞋、以及许多与有机溶液生产与使用的行业，工业有机废气的污染很严重。国内外的实践证明，治理工业废气和室内空气净化，催化氧化技术是最有效的技术措施。1997年以来，美国工业有机废气净化用催化剂的销售额一直以年平均20%～25%的速度增长。我国是化学品生产的大国，其中95%以上的废气尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能，独特的低温活性，优越的抗中毒能力，在有机废气治理方面已显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点，已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外，通过纳米水平的设计，开发出先进的稀土催化材料，可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。

稀土具有复杂的能级结构和光谱特性，对纳米tio2进行掺杂改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解决可见光利用率的技术之一。研究表明，在可见光下利用纳米tio2的光催化与稀土催化材料的低温催化氧化复合，被认为是最有希望的、可大规模应用于人居环境净化的有效方法。?

四、催化燃烧

在20年之内，煤和石油在我国能源结构中仍将占主导地位。传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生氮氧化物，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。?

利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少nox的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点，是燃烧技术的未来发展方向。据有关资料介绍，利用催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。

我国现有近40套炼油装置，年加工原油超过2亿吨。另外，燃煤电厂，工业锅炉、以及民用取暖等，年消耗能源超过14亿吨标准煤。采用催化燃烧技术，其节能效果将相当可观。另外，2002年我国燃气式热水器产量达7600万台，利用催化燃烧技术，也可提高民用燃料的燃烧效率。因此，催化燃烧技术在天然气发电、工业热源和民用等方面有巨大的发展潜力。

目前，用于催化燃烧的主要是稀土催化材料，具有价格便宜、原料易得、耐高温性能好等优势。特别是利用分子组装技术制备稀土催化材料，使稀土及其活性组分在高温下具有较好的稳定性，是促进催化燃烧的发展方向。其中稀土基钙钛矿、六铝酸盐等稀土复合氧化物在天然气高温催化燃烧应用方面更具有良好的发展前景。

五、燃料电池

燃料电池能量转化效率高，污染物超低或零排放，是21世纪高效、低污染的绿色能源。预计到2010年，燃料电池技术可在大型电站、新型分布式电站等方面形成超过3000亿美元的庞大市场。

稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性，对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成，可提高电极材料的离子导电率，降低氧还原的活化能。通过研究组成、结构与导电性的关系以及掺杂离子的形态，来设计、合成新型结构的复合稀土氧化物，获得高电催化活性和高电导率的稀土电极材料，是固体氧化物燃料电池目前的研究热点。

六、展望

1.针对能源和环保领域的特点，发展具有自主知识产权的高性能稀土催化材料，促进稀土资源的高效利用，是解决稀土资源平衡利用的关键。

2.我国正处于汽车工业大发展时期，将稀土催化材料用于汽车尾气净化，既保护环境，又扩大稀土应用，是把稀土资源优势转化为经济优势的一个重要途经。?

3.将稀土催化材料用于工业有机废气污染治理和人居环境净化，是推动稀土催化应用的动力之一。

天燃气催化剂技术范文第6篇

1前言

氮氧化物（NOX）是造成大气污染的主要污染源之一，是直接导致我国各地阴霾天、臭氧破坏、空气污染的罪魁祸首。NOX是主要的温室气体之一，如果以二氧化碳（CO2）作为基准计1，则NOX的增温效应为310，另外NOX的大量排放不仅导致臭氧层破坏、光化学烟雾及温室效应，还会导致人类呼吸系统疾病，并与二氧化硫（SO2）一样会导致酸雨的形成，造成耕地退化和建筑物受损等。研究数据显示，NOX排放的快速增长使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变，硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3，加剧了复合型大气污染的形成，部分抵消了SO2减排的巨大努力。NOX已成为继SO2之后我国主要的城市大气污染物，选择氮氧化物作为“十二五”主要污染物总量减排约束指标是环境形势所迫。

2火力发电厂氮氧化物排放现状

机动车辆尾气排放、火力发电厂锅炉烟气、硝酸和氮肥及炸药等工业生产过程产生的废气是NOX的主要排放源。我国是一个以煤为主要能源的国家，在我国能源结构中有70%—80%由煤燃烧来提供，煤炭高温燃烧成为我国排放NOX的主要来源之一，加之煤炭资源大约60%用于火力发电，因此火力发电厂NOX排放量巨大，2007年我国电力行业NOX排放量为695万吨，占全国排放总量的38.7％，在今后相当长的时间内，我国将继续维持以燃煤机组为主的基本格局，预计到2015年，我国火电装机容量将达到10亿千瓦，按照以前的排放控制水平，NOX排放量将达到1116万吨。鉴于氮氧化物对大气环境的不利影响以及目前火电厂氮氧化物排放控制的严峻形势，进一步加大对氮氧化物排放的控制力度，2010年1月环境保护部颁布实施了《火电厂氮氧化物防治技术政策》，2011年9月环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），以推动火电行业排放强度降低并减少污染物排放，加快转变火电行业发展方式和优化产业结构，促进电力工业可持续和健康发展。控制火电厂氮氧化物的排放已成为火电行业“十二五”环境保护工作的重中之重，脱硝是减少氮氧化物排放的主要手段，火电脱硝又成为首要任务。

3火电行业氮氧化物的控制

我国大型电站绝大部分是常规的燃煤电站，而NOX是燃煤电厂排放的主要污染物之一。NOX通常包括NO、NO2、N2O等，主要产生于矿物燃料（如煤和燃油等）的高温燃烧过程，其中NO占NOX总排放量的90%。降低NOX的污染主要有两种措施:一是控制燃烧过程中NOX的生成,即低NOX燃烧技术;二是对生成的NOX进行处理,即烟气脱硝技术。

3.1低NOX燃烧技术用改变燃烧条件的方法来降低NOX的排放，统称为低NOX燃烧技术。在各种降低NOX排放的技术中，低NOX燃烧技术凭借其工艺成熟,投资和运行费用低等优势在火电厂中得到广泛应用。但该技术对NOX排放量的降低效果较小，一般情况下最多只能达50%。

3.2目前较成熟的燃煤烟气脱硝工艺通常在采用了低NOX燃烧技术之后，NOX的生成量有所减少，但由于低NOX燃烧技术固有的局限性，很难高效率的脱除NOX，因此要大幅度地降低NOX的排放浓度还必须采用烟气二次脱硝处理。目前火力发电厂较成熟的烟气脱硝方法主要有选择性催化还原法（SCR）和非选择性催化还原法（SNCR）以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。

3.2.1选择性催化还原(SCR)脱硝方法选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，SCR)烟气脱硝是利用NH3和NOX在催化剂作用下使NOX还原的技术，即在含氧条件下及催化剂存在时,以氨、尿素或碳氢化合物等作为还原剂,将烟气中NOX还原为N2和水。在反应温度为300～450℃时，脱硝效率可高达70%～90%。

3.2.1.1SCR脱硝技术特点SCR技术于20世纪80年代开始逐渐应用于燃煤锅炉烟气脱除NOX,目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。该技术具有以下特点：一是技术成熟，应用广泛。在众多的燃煤电站脱硝技术中，SCR是应用最广，且技术成熟的烟气脱硝方法，已成为目前电站锅炉脱硝的主流技术。二是脱硝效率高，副作用较小。在已运行的SCR装置的锅炉中，脱硝率可达到70-90%，甚至以上，NH3的逃逸一般在5ppm以下，能够满足目前及今后严格的环保要求。日益受到我国及世界上其它国家的重视。

3.2.1.2SCR脱硝基本原理SCR系统是通过在催化剂上游的烟气中喷入氨或其它合适的还原剂利用催化剂将烟气中的NOX转化为氮气和水。在通常的设计中，使用液态无水氨或氨水（氨的水溶液），无论以何种形式使用，首先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。图2.2-1为SCR反应原理示意图。氨气(NH3)被注入烟道与烟气混合，NH3在催化剂条件下能在较低温度选择NOX发生化学反应生成氨气和水，从而使烟气中NOX含量降低。对于燃烧过程，氮氧化物90％以上是NO，其化学反应。SCR系统NOX脱除效率通常很高，添加到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。然而，有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸就会增加，为了维持需要的NOX脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。当不能保证预先设定的NOX脱除率和（或）氨逃逸的性能标准时，就必须向反应器添加新的催化剂以恢复反应器性能。催化剂使本反应加速进行，提高了烟气脱硝率，降低了反应温度。发生反应的温度一般在300℃～450℃，在此温度下，脱硝率可达90％，并且未反应的NH3逃脱率不超过5ppm。

3.2.2选择性非催化还原技术（SNCR）选择性非催化还原法工艺(SelectiveNon-catalyticReduction，SNCR)，最初由美国的Exxon公司发明并于1974年在日本成功投入工业应用。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100℃的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2，该方法是以炉膛为反应器。该技术具有实施简单，系统费用低廉，建设周期短的优点；但其脱硝率相对较低。

3.2.3SNCR/SCR联合烟气脱硝技术SNCR与SCR联合烟气脱硝技术结合了两者的优点，将SNCR工艺的还原剂喷入炉膛同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来，进一步脱除NOX。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率及低的氨逃逸率进行有效结合。理论上，SNCR工艺在脱除部分NOX的同时也为后面的催化法脱硝提供所需要的氨。在联合工艺的设计中，一个重要的问题是将氨与NOX充分混合。SNCR与SCR混合工艺可以达到40%～80%的脱硝效率，但氨的逃逸量较高。

天燃气催化剂技术范文第7篇

[关键词]同时脱硫脱销技术；类型；原理；运用

中图分类号：TF704.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0021-01

前言

我国是世界上煤矿资源储备量较为丰富的国家之一，也是消耗煤矿的国家之一，这样两种深刻的国情也就必然导致了煤矿在燃烧过程中生成的大量有害气体。当然，就这种包含氮氧化物以及硫氧化物在内的大气污染物而言，其已经在给生态环境带来巨大破坏的同时，严重影响了人们的生活。因此，如何运用相关措施，从源头上将这种污染的趋势进行根本性的遏制显得尤为重要，虽然相关企业以及研究机构已经提出了相应的单独脱硫和单独脱销技术，并取得一定效果但是这种做法并不经济，这也就对同时脱硫脱硝技术的提出和运用创造了前提。本文通过相关方面，对该技术的实际运用进行分析和介绍，具有很高的现实意义。

一、同时脱硫脱硝技术的优势

如今，在各项燃煤工业不断发展的深刻推动之下，我国的大气污染问题已经变得越来越为严重，而就这种严重的趋势而言，其总是需要及时地采用相关措施加以遏制。因此，但传统的那种单独脱硫以及单独脱硝技术已经开始显现其不经济性及不实用性时，相应新型的技术便并被提了出来。事实上，我国的燃煤烟气脱硝技术起步还是相对较晚的，具体的工艺方法以及脱硫脱硝设备装置还有待提高。但是随着国家对其重视度的不断提升，其也已经在经过几年的发展过后不断走向成熟，一般来说，同时脱硫脱硝技术能在同一套系统内实现脱硫与脱硝，具有以下特点：①设备精简，占地面积小。传统的联合烟气脱硫脱硝工艺一般是在除尘器前面加装脱硝装置如选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR），从而实现联合脱硫脱硝。这种分级治理方式不仅设备多，而且占地面积大，不如在同一套系统内同时实现脱硫与脱硝的设备精简。②基建投资少，生产成本低。烟气同时脱硫脱硝技术能在同一套系统内实现脱硫与脱硝，不像传统工艺那样需要大量基建投资，降低了生产运行成本。③自动化程度高，管理方便。由于实现同一套系统内脱硫脱硝的一体化，给设备管理带来了方便。为适应现在及未来大气污染控制的需求，开发同时脱硫脱硝新技术、新设备逐渐成为大气污染控制领域的发展方向之一，被认为有应用价值的方法已有多种。

二、同时脱硫脱硝技术的实际运用

事实上，也正是有着强大的技术理论以及不同的技术类型作为有效支撑，同时脱硫脱硝技术菜得以在如今的燃煤烟气处理以及脱硫脱销改造中得到广泛的运用。文章主要是以低温SCR技术的应用为主要研究对象，对其在某公司的实际应用进行了分析和研究：

1.低温SCR技术的实际应用

研究开发出具有低温特性的？SCR的意义所在：？以工业锅炉、玻璃炉窑，水泥炉窑和冶金烧结炉等为主的中小型燃煤锅炉排放的烟气温度普遍处于120-300？℃，远低于催化剂工艺成熟的V2O5-WO3-MoO3/TiO2？催化剂的活性温度，导致工业锅炉、玻璃炉窑，水泥炉窑和冶金烧结炉等为主的中小型燃煤锅炉不具有成熟的催化剂工艺，无法按照国家排放标准进行NOX减排工作的顺利实施。开发出催化剂活性温度区间介于工业窑炉烟气温度范围内（120-300？℃）的低温SCR技术可以应用于工业锅炉、冶金烧结炉、化工裂解炉等水泥和玻璃窑炉等窑炉的NOx排放控制，？也应用于硝酸生产、己内酰胺生产以及酸洗等工业过程，无需按照原有中温SCR工艺烟气进入SCR反应器前需要经过预热器再热，减少了能量的不必要损害，填补了我国低温SCR技术空白，将带来巨大的经济效益和环境效益。

2.按照SCR装置所布设的位置不同进行分类，SCR工艺可以划分为高灰段、低灰段和尾部布置三种类型。安装于空预器和？ESP（电除尘）前、空预器前但高温ESP后、FGD之后三种形式（见图2-2）。高灰分工艺要求催化剂适用于中温条件，有较强的抗阻塞能力，有较强的抗碱金属毒性、抗SO2毒性等。低灰份催化剂适用中温条件，仍然要求具有抗SO2毒性。尾部布置虽然使催化剂免受高粉尘和SO2的毒害，但中温的催化剂需要再热而浪费大量能耗。研究和开发具有低温特性的SCR显然具有十分重要的意义。

3.SCR催化剂的研发

在国内外很多研究单位开展了对低温SCR催化剂的研究，主要研究内容包括了低温催化剂和催化剂载体。

（1）针对不同的载体，如碳材料、金属氧化物催化剂Al2O3、TiO2和金属离子交换分子筛催化剂ZSM-5等开发高效的低温SCR催化剂；

（2）SCR催化剂原材料表面改性技术和配方。即调整催化剂表面酸碱性，以获得更多的酸性活性基团，增强对还原剂NH3的吸附。或者在高效的载体上配合不同的活性物质，如V、W、Mn、Cu、Ni和Pt等金属氧化物，使催化剂具有高的抗SO2和水蒸气活性。图1列举了使用不同载体以及表面阳阳离子修饰技术制备的不同催化剂在较低温度下（150～250℃）的脱硝活性。

4.某公司于20世纪90年代开发出了低温DENOx系统（SDS），它包括一种专有的V/Ti颗粒状催化剂和一个低压降的侧流反应器（LFR）。典型的商业应用级SDS，操作温度在120℃～350℃；空速在2500～40000/h可以在很小的氨逃逸率下达到高于95%的NOx转化率。SDS较适用于处理燃气或天然气在加热器、窑炉、锅炉、燃气发动机和燃气轮机中燃烧产生的含NOx烟气；同时适用于处理化工厂的含NO的废气，如图2所示

结束语

经过上文的分析和介绍，我们对同时脱硫脱硝技术的作用原理、技术类型以及其在燃煤烟气处理中的实际作用等几个方面的内容有了一定的了解，从中我们可以清晰地认识到，就传统的单独脱硫和单独脱硝技术而言，其无论是在使用效果还是在成本花费上都并不乐观，而将这两种进行综合和融合而提出的同时脱硫脱硝技术则在大量的试验和实际使用中被证明是可行的。当然，正如我们在文中所说，同时脱硫脱硝技术有着自身的技术内涵，并在技术的类型上表现出一种多样性的特点，但这也就意味着我们在实际的运用过程中不断加强对其的认识，争取将其作用发挥到最大。

天燃气催化剂技术范文第8篇

作为不可再生资源，随着石油资源的不断开采，石油储量正在日益减少。与此同时，替代能源技术开发逐渐受到重视，其中费托合成技术作为一种可生产高清洁燃料的技术而备受关注。各大石油公司都在开发以费托合成技术为核心的制取液体燃料技术，其中Sasol公司和Shell公司已成功地将其费托合成生产液体燃料的技术成功应用于工业生产。

随着费托合成技术的不断进步，以费托合成技术为核心的生产液体油品的技术路线已经具有相当的经济性，全球已建、在建及拟建的合成油工厂达到10座以上。在以生产燃料油为主要产品的合成油技术中，主要包含了费托合成技术及合成油加氢提质技术。

二、费托合成技术进展

以生产液体燃料为主的费托合成技术主要包括固定床费托合成技术和浆态床费托合成技术。其中固定床费托合成技术具有操作简单、不存在催化剂与蜡产品的分离问题的优点，但由于目前尚未发现更为高效的催化剂装填方法，在其大型化应用方面受到一定的制约。浆态床费托合成技术具有易放大、床层温度分布均匀的优点，但是催化剂与蜡产品的有效分离仍然是该技术工业化实施过程中主要存在的问题。

1.固定床费托合成技术

固定床技术是开发最早的费托合成技术，早在1955年Sasol就在南非投产了年产量为5.3万吨的5台固定床反应器，这也是Sasol的首套合成油装置。由于该反应器采用的是铁基催化剂，催化剂稳定性较差，70～100天就需要进行一次催化剂的更换工作，频繁地更换催化剂导致了技术的发展受到限制。

由于钴基催化剂具有活性、稳定性好的特点，可以避免频繁更换催化剂的问题，成为目前固定床技术开发的重点。

BP于20世纪80年代开始钴基费托合成的研究，1992年在高6米的单管反应器上完成了7000小时催化剂稳定性试验，2003年Alaska的300桶/天的示范装置投产并产出合成油[1]。

Shell从1973年开始F-T合成技术的研发，于1985年成功开发出了固定床费托合成SMDS技术，SMDS采用了热稳定性较好的钴系催化剂高选择性地合成了长链石蜡烃，其链增长值可控制在0.80～0.96之间。F-T合成过程分两段进行：第一段安排了3个反应器，第二段只设一个反应器，每一段设有单独的循环气体压缩机；大约总产量的85%在第一段生成，其余15%在第二段生成。

目前全球运转中的固定床费托合成工厂有两家，均采用Shell公司的SMDS技术。1993年5月，采用SMDS技术设计的1.25万桶/天的GTL工厂在马来西亚投产。该工厂主要分为三个处理单元：第一个单元为天然气转化（SGP）单元，通过非催化部分氧化将天然气转化为合成气；第二个单元为重质烃合成（HPS）单元，该单元采用钴基催化剂通过固定床费托合成将合成气转化为液体烃类，每个反应器合成能力约为3000桶/天；第三个单元为重质烃转化（HPC）单元，采用加氢精制和加氢异构裂化技术将合成油转化为燃料油、溶剂油和蜡产品 [2][3]。1997年该工厂空分装置爆炸，造成了该厂停工三年，2000年该厂又重新运转起来，开工期间装置一直处于满负荷运转[4]。通过改进后的新一代催化剂，目前该厂产量达到14700桶/天[5]。

2006年，Shell与卡塔尔国家石油公司合作的Pearl项目在卡塔尔动工，成为使用SMDS技术的第二个项目，该项目设计规模为14万桶/天，采用两个系列共24台固定床反应器[5]。该工厂已于2011年正式投产。

2.浆态床费托合成技术

由于浆态床具有对热量控制相对容易、反应器容易放大的优点，成为F-T合成技术开发的一个热点，目前很多公司都完成了中试或更大规模的技术验证。

Sasol公司1990年7月建成了反应器直径1m的示范浆态床反应器，该反应器产量为100桶/天，同时开展了动力学、传热和产品分布的研究。1993年5月在Sasol-I厂的浆态床费托合成商业装置投入运行，单反应器产量为2500桶/天。2006年6月Sasol与卡塔尔国家石油公司合作建设的以天然气为原料，产能为3.4万桶/天的Oryx合成油工厂投入运转，该工厂采用2台SSPD反应器和钴基催化剂进行烃类生产。

ExxonMobil投资3亿美元经过近20年的研究开发出了AGC-21工艺，该工艺采用Co基F-T合成催化剂和浆态床反应器技术，产品是以蜡为主的液态烃。1990年在路易斯安那州的Baton Rouge成功地运行了一套200桶/天的中试装置，其中试反应器直径1.2m、高21m，ExxonMobil认为基于此中试运转可以进行商业化工厂的设计及建设[6]。

Statoil于1986年开始研究F-T合成技术，其技术核心为钴基催化剂及浆态床技术，1987～1992年间进行了F-T合成中试和进一步的开发。2004年，Statoil与PetroSA合作在PetroSA进行了500～1000桶/天的半工业化F-T合成侧线试验，其浆态床反应器直径2.7m、高40m。半工业化侧链试验连续运转了10000小时，完成了催化剂和反应器的连续评价和改进研究，验证了催化剂和反应器的效果，同时获得了有效的工业装置设计基础数据[7]。

Syntroleum工艺[8][9]采用天然气自然转化法（ATR）将天然气转化为含氮合成气，氮含量高达38％左右，合理解决了温控问题，然后采用高活性钴基催化剂进行高转化率的无循环的一次通过多级浆态床反应器进行F-T合成反应。Syntroleum于1999年开始浆态床技术的放大研究，在Cherry Point建立了2桶/天的中试厂，在中试厂成功运转的基础上于2002年在Catoosa建设了70桶/天的示范厂，并于2006年完成示范厂的运转。

国内中科院山西煤化所、兖矿集团、神华集团均开展了浆态床费托合成技术研发。山西煤化所上世纪80年代提出了将传统的费托合成与分子筛特殊择形性相结合的两段法合成工艺，先后完成了实验室小试、中试试验和工业放大试验（2000吨/年）。从2005年开始，山西煤化所与企业合作，分别在潞安、伊泰、神华建设了三套16万吨/年煤基浆态床工业示范装置，并于2009年全部开工。

兖矿集团自2002年开始进行费托合成技术的研发工作，2005年已完成5000吨/年中试放大试验。

三、小结

费托合成技术作为一种生产液体烃类的替代能源技术正在受到国内外研究机构及企业的重视。从技术开发及工业应用趋势来看，固定床和浆态床技术均得到了较好的发展，且两种技术均在向大型化应用方向发展。对于固定床技术，应注重于提高单台反应器生产能力及高效催化剂装卸技术的开发；对于浆态床技术，应注重于催化剂和蜡产品的高效分离技术开发。

参考文献

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[3]Irving Wender.Reactions of synthesis gas.Fuel Processing Technology，1996，48（3）：247-250

[4]C. Perego.Gas to liquids technologies for natural gas reserves valorization：The Eni experience.Catalysis Today，2009，142（1）：9～16

[5]S.T. Sie. Fundamentals and selection of advanced Fischer–Tropsch reactors. Applied Catalysis A：General，1999，186（1-2）：55～70

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[7]Natural Gas to Liquids Conversion Project. Raytheon Engineers and Constructors Inc，2000

[8]陈赓良.GTL工艺技术评述.石油炼制与化工，2003，34（1）：6～10

[9]Kohshiroh Yokota. Supercritical-phase Fischer-Tropsch synthesis reaction. 2. The effective diffusion of reactant and products in the supercritical-phase reaction. Ind. Eng. Chem. Res.，1991，30（1）：95～100.

[10]Bechtel Group Inc..Slurry Reactor Design Studies：Slurry VS. Fixed-bed Reactors For Fischer-Tropsch and Methanol. San Francisco，1990，1～76

[11]Noritatsu Tsubaki. Product control in Fischer–Tropsch synthesis .Fuel Processing Technology，2000，62（2-3）：173～186

[12]舒歌平.煤炭液化技术.第1版.北京：煤炭工业出版社，2003.258

[13]Kohshiroh Yokota. Supercritical phase Fischer—Tropsch synthesis reaction：3. Extraction capability of supercritical fluids.Fuel，1991，70（8）：989-994

天燃气催化剂技术范文第9篇

天然气催化燃烧的理论研究

催化燃烧的研究最早可以追溯到19世纪初。然而直到进入20世纪70年代，人们意识到催化燃烧能够带来巨大的经济效益和环境效益，才开始进行广泛的研究和应用开发。对催化剂的进一步开发和研究为催化燃烧的研究开辟了新的途径。直到今天，催化燃烧的主要研究集中在催化剂及制备工艺和催化装置及控制技术两方面。

在对贫甲烷/氧气/氮气混合气体燃烧进行的理论研究中，使用的是滞止点流动反应器实验装置。内部铝支架的中间是固定在陶瓷框架里面的催化剂铂金属薄箔。在燃烧时，铂元素与反应物一起参与到反应中去，形成热循环，在反应过后试验气体成为尾气排放，铂恢复原状并继续参与下一个这样的循环。通过反复的试验和数值模拟发现，因为有催化剂因素的存在，可燃气体能在低浓度的情况下发生催化燃烧并完全氧化，不形成CO、氮氧化物和未完全燃烧的碳氢化合物，燃烧发生在常规气相易燃极限之外，因此燃烧更加稳定。催化剂表面的异相反应抑制了气相氧化反应的程度，提高了单相点燃的表面温度。

天然气催化燃烧的开发应用研究

张世红研究团队以催化燃烧机理和应用研究为课题，对近零污染物排放，催化剂中毒特性和贫天然气/空气混合比如何调节等问题进行了深入的工业产品和产业化研究。开发研制了天然气催化燃烧V型冷凝锅炉、天然气催化燃烧烤箱、天然气催化燃烧炉窑。

在对天然气催化燃烧V型冷凝锅炉的研究中，燃烧炉采用催化燃烧的方式以后，可以避免火焰燃烧方式的诸多缺点。张世红研究团队通过对普通快速型燃气热水器和家用燃气灶的烟气进行了测量，发现燃气热水器及燃气灶排放的烟气虽然都被空气明显稀释过，但污染物排放浓度仍然比催化燃烧高很多，因此证明催化燃烧贫CH4的异相燃烧方式能够产生节约燃料和减少环境污染的效果是十分明显的。试验数据表明，催化燃烧V型冷凝锅炉的热效率明显比普通燃气锅炉要高。利用分析仪测量催化燃烧和气相燃烧两种情况下的烟气成分及含量发现目前的催化燃烧几乎已经达到了燃烧完全的程度和近零污染物排放。

张世红研究团队的另一项成果催化燃烧烤箱更贴近于我们的生活。和普通烤箱相比，催化燃烧烤箱不仅节约了电能，而且由于催化燃烧器的辐射面积相比普通电烤炉的发热管的面积要大，所以在催化燃烧烤箱中食物能够更好地接受高温辐射所传来的能量。通过对普通烤箱和催化燃烧烤箱同时烧烤两块相同部位的牛肉比较，催化烧烤箱中烤出的牛肉口感鲜嫩，清爽，柔软汁多，容易嚼烂，气味更明显，肉香味诱人。

在对天然气催化燃烧炉窑研究中，张世红研究团队通过对炉窑设备的改进，使烤盘周边温度达到了850摄氏度左右，烧出的陶器特征明显、形状规则、表面光滑、无凸起坑洼现象。和普通电炉窑烧出的陶器相比，前者因为受热均匀，其品质更加细腻，颜色淡雅细致，更接近于自然本色，可以作为装水的容器。

天然气催化燃烧的应用亟待推广

张世红教授认为，天然气催化燃烧实现了真正意义上的低碳脱硝排放，烟气经过高温而达到无菌且成分与新鲜空气相同。天然气催化燃烧在供热、食品工业、化工和炉窑、部分冶金行业和农业中因其燃烧的稳定性、完全燃烧和近零污染可以发挥出普通燃烧不可代替的作用。

比如，天然气催化燃烧V型冷凝锅炉的研究结果为当前北京市的大气污染治理提供了新的思路和途径。天然气催化燃烧炉窑研究的成果对未来的景观设计、园林园艺工艺、艺术品制作和古建材料制作中具有重要的意义。

天燃气催化剂技术范文第10篇

在生产混凝土超塑化剂聚磺化萘甲醛的过程中，水污染严重，而且在半固体的滤饼中含有大量的最终产品，为了降低污染，减少浪费，生产企业采取了一系列措施，包括：过滤过程中滞留水的回用，反应器洗涤水的循环利用，高压泵采用闭环冷却系统，控制原料、产品和水的跑冒滴漏，充分利用固体废物中的最终产品等。经过工艺路线改进，实现了清洁生产，提高了经济效益[29]。清洁的反应体系反应体系对反应十分重要，以超临界CO2、近临界水、高温液态水和离子液体等作为清洁生产的反应体系，可以获得良好的反应效果。徐明仙等[30]在超临界CO2中进行水杨酸合成，CO2既作为溶剂，又作为反应物，成为合成水杨酸的绿色原料。朱宪等[31]利用临界水作为反应介质，提取黄姜中的薯蓣皂苷，发现其可以克服传统水解法需要加碱中和、水消耗大和环境污染严重等缺点。张辉等[32]利用超临界水氧化法与非色散红外法相结合测水质中有机碳含量，发现其反应快，氧化彻底，检测结果准确。Lv等[33]利用高温液态水的特性水解生物质资源生产化工原料，如木糖水解等，具有较好的效果。离子液体作为一类新型绿色反应介质，不仅可替代传统有机溶剂或酸碱用作化工反应和分离的新介质，而且具有作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、材料、航空航天推进剂等的潜力[34]。磁化离子液体具有液程宽、蒸气压低、溶解能力强等特性[35]，在有机合成中可作为溶剂兼催化剂和模板剂，具有产物易分离、可回收重复使用等优点。超常规反应技术由于人们对物质状态和反应过程的认识有限，对物质的利用主要基于其正常状态下的物性。随着人们对各种物质处于不同极限状态的特性的研究，化学反应过程在极限状态下的特性受到化工界的广泛关注，于是各种超常规状态的技术不断涌现，如超临界流体技术、超重力技术等。超临界流体技术超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，在临界点附近会出现物性急剧变化的现象。利用流体超临界状态特性的技术称为超临界流体技术，如超临界法制备微粒技术和超临界流体萃取技术等。利用超临界法制备微粒技术有超临界溶液快速膨胀法、超临界辅助雾化法和超临界反溶剂法等。采用超临界法制备微粒，与常规的机械加工法、重结晶法、冷冻干燥法和喷雾干燥法相比，制备的微粒粒径较小，粒径分布均匀，而且解决了有机溶剂残留等问题，具有绿色环保的特点[36]。超临界技术是未来大规模制生物燃料的理想方法，特别是用于废油和脂肪制取生物柴油。

与传统的生物燃料生产方法相比，超临界流体技术具有反应快、生产率高、易于连续操作、而且不需要催化剂等优势，但操作压力和温度高，材料成本高，难以推广应用[37]。超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体所具有的超常规的溶解能力而发展起来的化工分离技术。与其它分离技术相比，超临界流体萃取技术具有适用性广、效率高、所得产品无毒无残留等优点，是一种典型的绿色化工分离技术。超临界流体萃取技术在处理常规法难以处理的废水中的有机物和高分子材料等方面具有显著的优越性，在污染治理方面可以发挥重要作用[38]。超重力技术在超重力环境下的物理和化学变化过程的应用技术叫超重力技术。与传统塔器相比，在超重力环境下，微观混合和传质过程得到高度强化，因此超重力技术的研究和应用得到了广泛的关注[39]。超重力技术在分离方面的工业应用比较广泛，如超重力脱氧技术、超重力脱硫技术和超重力脱挥技术等[40]。超重力技术在反应中的应用也比较多，如纳米材料的制备以及在精馏分离和快速反应过程中的应用等[41]。浙江工业大学研发的折流式超重力场旋转床已实现工业应用，与传统的塔器设备相比，该设备高度降低1～2个数量级，可节省场地和材料[42]。其它超常状态技术除超临界流体技术和超重力技术外，还有其它极限技术，如超高温技术、超高压技术、超真空技术、超低温技术等。随着高科技的迅速发展，这超些常规技术在化工领域的研究和应用将越来越多[43]。催化技术催化技术是化学工业实现清洁生产的主要方法。在有机化工中，为了得到尽可能多的目标产品，减少副产品和废物，除了采用合适的工艺设备和工艺线路外，非常重要的是采用高效环保的催化剂，如利用酶催化剂、手性催化剂和仿生催化剂等。酶是一种高效催化剂，催化选择性极高，无副反应，便于过程控制和产品分离。科学家们研究发现2-羟基异丁酰-CoA的酶可以将直链C4化合物转化成支链，作为甲基丙烯酸甲酯前体，这意味着在常规的化学路线基础上有可能会延伸出一条新型的生化法工艺路线[44]。人们在利用酶催化剂时，也在探索研究模拟酶催化剂，如将分子印迹法应用于聚合物模拟酶催化剂的设计合成中，制备的模拟酶催化剂具有抗恶劣环境、高稳定、长寿命等特点[45]。在天然酶催化剂和人造催化剂之间有许多相似的地方，如果能将固体催化剂坚固耐用、容易与产品分离、耐高温等特点与酶催化剂活性高、变构效应好、选择性控制精度高的特点结合，合成兼具固体催化剂和酶催化剂两者优点于一体的催化剂，则化学反应中的清洁生产又将有进一步的突破[46]。在化学工业中，特别是精细化工中，除了催化剂化学选择性外，催化剂区位选择性、立体选择性和对映体选择性具有非常重要的作用[47]，如不对称加氢反应催化剂。目前，不对称加氢多相手性催化剂主要有固定化的均相手性催化剂、手性小分子修饰的多相催化剂和以天然高分子为手性源制备的多相催化剂等[48]。生物界有许多高效催化反应，人们可以根据生物界的反应特点研制仿生催化剂，提高催化效率。叶长英等[49]根据生物表面具有多层次微米和纳米复合结构，以便最大限度地捕获光子进行光合作用的特点，采用模板-超声-水热法制备仿生界面结构的二氧化钛催化剂微球，应用于苯酚光催化降解，发现其具有良好的催化能力，而且在实际工程应用中易沉降分离，有利于光催化技术在实际工业废水处理中的应用。

化工设备技术随着化工工艺的进步和发展以及环保要求的不断提高，化工设备技术也不断发展和完善。目前，化工设备逐渐专业化、系列化，并朝着大型化、微型化和智能化方向发展。化工设备向大型化、精密化、一体化、成套化和采用先进控制技术方向发展[50]。其中换热器趋向大型化，并向低温差和低压力损失的方向发展，压缩机向超高压方向发展，化工流程泵向超低温方向发展等。与设备大型化发展相反，化工设备的另一个发展方向是朝着小型化和微型化方向发展。微反应器技术是把化学反应控制在尽量微小的空间内，化学反应空间的数量级一般为微米甚至纳米，化学反应速率快，转化率和收率高，并能解决强腐蚀、易爆、高能耗、高溶剂消耗和高污染排放等问题，具有清洁生产工艺的特点，在化学合成、化学动力学研究和工艺开发等领域具有广阔的应用前景[51]。目前已有微反应器用于工业化生产，产量可达几十吨到几千吨[52]。随着信息化与工业化不断融合，化工生产系统逐渐智能化。化工设备的智能化包括两个方面：一是设备控制的智能化；二是设备设计的智能化[53]。设备智能化是提高产品质量、产量，提高能源利用率以及满足环境要求的重要方向。清洁能源现在化学工业的供能主要来自石油和煤炭，这两种能源在消耗过程中都会产生大量的污染，而且石油和煤炭在开采过程中也会对环境造成破坏。面对国际国内节能减排的重压，使用清洁能源是发展的必然趋势。为了降低对环境造成的污染，人们努力开发清洁的能源技术，包括利用太阳能、风能、地热等。但开发和利用这些清洁能源技术并不一定清洁[54]，因为尽管清洁能源利用时对环境无污染或少污染，但从整个生命周期来看，清洁能源的开发和使用实际上需要从其它环节获取资源或者将污染转移到其环节。生物燃料是一种比较清洁的燃料，是柴油发动机等的理想替代燃料。目前先进的生物质燃料生产技术有超临界流体技术，包括采用酯交换反应利用植物油生产生物柴油、通过生物质气化和生物质液化制取生物油。但目前生物燃料生产的成本比较高，难以推广应用[37]。目前，国内外有关清洁能源的研究热点除了核能、太阳能、水能、风能和生物质能外，还有常规天然气和非常规天然气。天然气是一种清洁能源，但随着常规天然气资源的逐渐减少，开发难度不断加大，以页岩气、煤层气为主的非常规天然气将成为研究和开发的热点[55]。我国第一部《页岩气发展规划（2011—2015）》提出，到2015年，页岩气将初步实现规模化生产，产量将达到65亿立方米/年，到2020年，产量最高达到1000亿立方米。虽然页岩气等非常规天然气开发已是大势所趋，但伴随着开发的热潮，开采技术制约、开采过程中的环境污染和破坏、初期投入大、开发成本高、回报周期长等方面仍面临争议。但毋庸置疑，随着技术进步和能源安全问题的日益凸显，非常规天然气在未来化工领域中的应用还是非常有前景的。尽管关于清洁能源的开发与利用的研究很多，但在化工领域中利用清洁能源取代化石能源的还极其有限，有关取代技术需要进一步研究。为推进燃煤工业锅炉清洁燃料替代，加强工业锅炉的节能减排，上海市为天然气优化替代燃煤提出菜单式的技术指导以及余热深度利用技术，开发生物质气化气部分替代燃煤的混烧技术，为清洁能源替代专项工作提供支撑[56]。刘超等[57]尝试利用清洁的可再生能源代替化石能源为冶金生产提供能量支持，提出“风光互补非碳冶金”，以减少碳排放。通过研究，解决清洁能源利用技术与钢铁冶金技术相融问题，最终确立的系统单元之间，基本满足了能量的协调匹配，能够获得1600℃以上的冶炼高温。这种钢铁冶炼中的“风光互补”思路为化工企业中利用清洁能源代替化石能源提供了借鉴作用。

研究热点

从上述文献综述及其分析可以看出，化学工业中清洁技术的研究热点主要有以下几方面。（1）信息技术与化工技术结合，化学工程与工艺技术不断优化升级。特别是随着计算机技术和信息化的发展，辅助设计、辅助制造、辅助工程等数字化设计工具在化工企业中的广泛应用，有利于化工生产工艺流程优化和自动化及创新，特别是化工过程集成技术的应用，使化工生产的原料、水耗、能耗更加合理，能降低企业资源消耗和工业污染物排放，实现清洁生产。（2）制造技术和化工技术相结合，化工设备制造技术不断升级。随着制造技术的不断发展，化学工业的设备制造技术不断升级换代，化学工业中的装置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向发展，有利于节能减排、提高生产效率。（3）开发环保高效的催化技术，提高选择性和收率，减少副产物和废物，节约资源，减少环境污染。（4）开发特殊状态的反应体系和超常规状态的反应技术。突破常规，研究和利用物质特殊状态下的物化性能和特殊环境中的物理和化学变化过程，提高反应效率，节约资源。（5）新能源的研究是热点，但由于许多新能源的开发和应用研究还处于初期阶段，新能源如何在化工企业中应用的研究并不多。在未来，新能源，包括生物质能和页岩气、煤层气等非常规能源在化学工业中如何利用将成为研究热点。

展望

天燃气催化剂技术范文第11篇

在生产混凝土超塑化剂聚磺化萘甲醛的过程中,水污染严重,而且在半固体的滤饼中含有大量的最终产品,为了降低污染,减少浪费,生产企业采取了一系列措施,包括:过滤过程中滞留水的回用,反应器洗涤水的循环利用,高压泵采用闭环冷却系统,控制原料、产品和水的跑冒滴漏,充分利用固体废物中的最终产品等。经过工艺路线改进,实现了清洁生产,提高了经济效益[29]。清洁的反应体系反应体系对反应十分重要,以超临界CO2、近临界水、高温液态水和离子液体等作为清洁生产的反应体系,可以获得良好的反应效果。徐明仙等[30]在超临界CO2中进行水杨酸合成,CO2既作为溶剂,又作为反应物,成为合成水杨酸的绿色原料。朱宪等[31]利用临界水作为反应介质,提取黄姜中的薯蓣皂苷,发现其可以克服传统水解法需要加碱中和、水消耗大和环境污染严重等缺点。张辉等[32]利用超临界水氧化法与非色散红外法相结合测水质中有机碳含量,发现其反应快,氧化彻底,检测结果准确。Lv等[33]利用高温液态水的特性水解生物质资源生产化工原料,如木糖水解等,具有较好的效果。离子液体作为一类新型绿色反应介质,不仅可替代传统有机溶剂或酸碱用作化工反应和分离的新介质,而且具有作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、材料、航空航天推进剂等的潜力[34]。磁化离子液体具有液程宽、蒸气压低、溶解能力强等特性[35],在有机合成中可作为溶剂兼催化剂和模板剂,具有产物易分离、可回收重复使用等优点。超常规反应技术由于人们对物质状态和反应过程的认识有限,对物质的利用主要基于其正常状态下的物性。随着人们对各种物质处于不同极限状态的特性的研究,化学反应过程在极限状态下的特性受到化工界的广泛关注,于是各种超常规状态的技术不断涌现,如超临界流体技术、超重力技术等。超临界流体技术超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体,在临界点附近会出现物性急剧变化的现象。利用流体超临界状态特性的技术称为超临界流体技术,如超临界法制备微粒技术和超临界流体萃取技术等。利用超临界法制备微粒技术有超临界溶液快速膨胀法、超临界辅助雾化法和超临界反溶剂法等。采用超临界法制备微粒,与常规的机械加工法、重结晶法、冷冻干燥法和喷雾干燥法相比,制备的微粒粒径较小,粒径分布均匀,而且解决了有机溶剂残留等问题,具有绿色环保的特点[36]。超临界技术是未来大规模制生物燃料的理想方法,特别是用于废油和脂肪制取生物柴油。

与传统的生物燃料生产方法相比,超临界流体技术具有反应快、生产率高、易于连续操作、而且不需要催化剂等优势,但操作压力和温度高,材料成本高,难以推广应用[37]。超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体所具有的超常规的溶解能力而发展起来的化工分离技术。与其它分离技术相比,超临界流体萃取技术具有适用性广、效率高、所得产品无毒无残留等优点,是一种典型的绿色化工分离技术。超临界流体萃取技术在处理常规法难以处理的废水中的有机物和高分子材料等方面具有显着的优越性,在污染治理方面可以发挥重要作用[38]。超重力技术在超重力环境下的物理和化学变化过程的应用技术叫超重力技术。与传统塔器相比,在超重力环境下,微观混合和传质过程得到高度强化,因此超重力技术的研究和应用得到了广泛的关注[39]。超重力技术在分离方面的工业应用比较广泛,如超重力脱氧技术、超重力脱硫技术和超重力脱挥技术等[40]。超重力技术在反应中的应用也比较多,如纳米材料的制备以及在精馏分离和快速反应过程中的应用等[41]。浙江工业大学研发的折流式超重力场旋转床已实现工业应用,与传统的塔器设备相比,该设备高度降低1~2个数量级,可节省场地和材料[42]。其它超常状态技术除超临界流体技术和超重力技术外,还有其它极限技术,如超高温技术、超高压技术、超真空技术、超低温技术等。随着高科技的迅速发展,这超些常规技术在化工领域的研究和应用将越来越多[43]。催化技术催化技术是化学工业实现清洁生产的主要方法。在有机化工中,为了得到尽可能多的目标产品,减少副产品和废物,除了采用合适的工艺设备和工艺线路外,非常重要的是采用高效环保的催化剂,如利用酶催化剂、手性催化剂和仿生催化剂等。酶是一种高效催化剂,催化选择性极高,无副反应,便于过程控制和产品分离。科学家们研究发现2-羟基异丁酰-CoA的酶可以将直链C4化合物转化成支链,作为甲基丙烯酸甲酯前体,这意味着在常规的化学路线基础上有可能会延伸出一条新型的生化法工艺路线[44]。人们在利用酶催化剂时,也在探索研究模拟酶催化剂,如将分子印迹法应用于聚合物模拟酶催化剂的设计合成中,制备的模拟酶催化剂具有抗恶劣环境、高稳定、长寿命等特点[45]。在天然酶催化剂和人造催化剂之间有许多相似的地方,如果能将固体催化剂坚固耐用、容易与产品分离、耐高温等特点与酶催化剂活性高、变构效应好、选择性控制精度高的特点结合,合成兼具固体催化剂和酶催化剂两者优点于一体的催化剂,则化学反应中的清洁生产又将有进一步的突破[46]。在化学工业中,特别是精细化工中,除了催化剂化学选择性外,催化剂区位选择性、立体选择性和对映体选择性具有非常重要的作用[47],如不对称加氢反应催化剂。目前,不对称加氢多相手性催化剂主要有固定化的均相手性催化剂、手性小分子修饰的多相催化剂和以天然高分子为手性源制备的多相催化剂等[48]。生物界有许多高效催化反应,人们可以根据生物界的反应特点研制仿生催化剂,提高催化效率。叶长英等[49]根据生物表面具有多层次微米和纳米复合结构,以便最大限度地捕获光子进行光合作用的特点,采用模板-超声-水热法制备仿生界面结构的二氧化钛催化剂微球,应用于苯酚光催化降解,发现其具有良好的催化能力,而且在实际工程应用中易沉降分离,有利于光催化技术在实际工业废水处理中的应用。

化工设备技术随着化工工艺的进步和发展以及环保要求的不断提高,化工设备技术也不断发展和完善。目前,化工设备逐渐专业化、系列化,并朝着大型化、微型化和智能化方向发展。化工设备向大型化、精密化、一体化、成套化和采用先进控制技术方向发展[50]。其中换热器趋向大型化,并向低温差和低压力损失的方向发展,压缩机向超高压方向发展,化工流程泵向超低温方向发展等。与设备大型化发展相反,化工设备的另一个发展方向是朝着小型化和微型化方向发展。微反应器技术是把化学反应控制在尽量微小的空间内,化学反应空间的数量级一般为微米甚至纳米,化学反应速率快,转化率和收率高,并能解决强腐蚀、易爆、高能耗、高溶剂消耗和高污染排放等问题,具有清洁生产工艺的特点,在化学合成、化学动力学研究和工艺开发等领域具有广阔的应用前景[51]。目前已有微反应器用于工业化生产,产量可达几十吨到几千吨[52]。随着信息化与工业化不断融合,化工生产系统逐渐智能化。化工设备的智能化包括两个方面:一是设备控制的智能化;二是设备设计的智能化[53]。设备智能化是提高产品质量、产量,提高能源利用率以及满足环境要求的重要方向。清洁能源现在化学工业的供能主要来自石油和煤炭,这两 种能源在消耗过程中都会产生大量的污染,而且石油和煤炭在开采过程中也会对环境造成破坏。面对国际国内节能减排的重压,使用清洁能源是发展的必然趋势。为了降低对环境造成的污染,人们努力开发清洁的能源技术,包括利用太阳能、风能、地热等。但开发和利用这些清洁能源技术并不一定清洁[54],因为尽管清洁能源利用时对环境无污染或少污染,但从整个生命周期来看,清洁能源的开发和使用实际上需要从其它环节获取资源或者将污染转移到其环节。生物燃料是一种比较清洁的燃料,是柴油发动机等的理想替代燃料。目前先进的生物质燃料生产技术有超临界流体技术,包括采用酯交换反应利用植物油生产生物柴油、通过生物质气化和生物质液化制取生物油。但目前生物燃料生产的成本比较高,难以推广应用[37]。目前,国内外有关清洁能源的研究热点除了核能、太阳能、水能、风能和生物质能外,还有常规天然气和非常规天然气。天然气是一种清洁能源,但随着常规天然气资源的逐渐减少,开发难度不断加大,以页岩气、煤层气为主的非常规天然气将成为研究和开发的热点[55]。我国第一部《页岩气发展规划(2011—2015)》提出,到2015年,页岩气将初步实现规模化生产,产量将达到65亿立方米/年,到2020年,产量最高达到1000亿立方米。虽然页岩气等非常规天然气开发已是大势所趋,但伴随着开发的热潮,开采技术制约、开采过程中的环境污染和破坏、初期投入大、开发成本高、回报周期长等方面仍面临争议。但毋庸置疑,随着技术进步和能源安全问题的日益凸显,非常规天然气在未来化工领域中的应用还是非常有前景的。尽管关于清洁能源的开发与利用的研究很多,但在化工领域中利用清洁能源取代化石能源的还极其有限,有关取代技术需要进一步研究。为推进燃煤工业锅炉清洁燃料替代,加强工业锅炉的节能减排,上海市为天然气优化替代燃煤提出菜单式的技术指导以及余热深度利用技术,开发生物质气化气部分替代燃煤的混烧技术,为清洁能源替代专项工作提供支撑[56]。刘超等[57]尝试利用清洁的可再生能源代替化石能源为冶金生产提供能量支持,提出“风光互补非碳冶金”,以减少碳排放。通过研究,解决清洁能源利用技术与钢铁冶金技术相融问题,最终确立的系统单元之间,基本满足了能量的协调匹配,能够获得1600℃以上的冶炼高温。这种钢铁冶炼中的“风光互补”思路为化工企业中利用清洁能源代替化石能源提供了借鉴作用。

研究热点

从上述文献综述及其分析可以看出,化学工业中清洁技术的研究热点主要有以下几方面。(1)信息技术与化工技术结合,化学工程与工艺技术不断优化升级。特别是随着计算机技术和信息化的发展,辅助设计、辅助制造、辅助工程等数字化设计工具在化工企业中的广泛应用,有利于化工生产工艺流程优化和自动化及创新,特别是化工过程集成技术的应用,使化工生产的原料、水耗、能耗更加合理,能降低企业资源消耗和工业污染物排放,实现清洁生产。(2)制造技术和化工技术相结合,化工设备制造技术不断升级。随着制造技术的不断发展,化学工业的设备制造技术不断升级换代,化学工业中的装置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向发展,有利于节能减排、提高生产效率。(3)开发环保高效的催化技术,提高选择性和收率,减少副产物和废物,节约资源,减少环境污染。(4)开发特殊状态的反应体系和超常规状态的反应技术。突破常规,研究和利用物质特殊状态下的物化性能和特殊环境中的物理和化学变化过程,提高反应效率,节约资源。(5)新能源的研究是热点,但由于许多新能源的开发和应用研究还处于初期阶段,新能源如何在化工企业中应用的研究并不多。在未来,新能源,包括生物质能和页岩气、煤层气等非常规能源在化学工业中如何利用将成为研究热点。

天燃气催化剂技术范文第12篇

谈及汽车污染，倪先生指出目前中国汽车污染存在着五大元凶，它们分别是燃油品质、劣质三元催化器、三元催化器超期、非法改装的双燃料汽车和出租车。这五大元凶的存在，使中国汽车造成的大气环境污染日益加剧。

燃油品质：中国燃油品质较差是众所周知的，有些企业为了偷逃燃油税进口了大量的混合芳烃以与汽油6：4的比例掺混销售，还有些企业为了降低成本将西北地区粗加工的石脑油和溶剂汽油以1：1的比例掺混进国际汽油中销售。汽车用户使用了大量的非国标的掺假燃油，导致中国汽车对大气的污染严重。

劣质三元催化器：三元催化器是净化汽车排放污染最重要的部件，其中贵金属催化剂的含量在很大程度上决定了汽车尾气的净化效率。中国的一些汽车生产企业为了降低成本，在轿车实际生产中大量降低三元催化器贵金属含量，从而导致三元催化器达不到国家标准。

三元催化剂超期：三元催化器是有使用期限的，中国汽车的三元催化器有效期限为80000～100000km，超过有效期限后，它会因为高温失活而使净化效率下降，最终处于部分失效或完全失效的状态。

非法改装的双燃料汽车：目前中国的许多轿车被非法改装成可以燃烧天燃气和汽油的双燃料汽车，这种非法改装的行为对环境污染非常严重。汽车三元催化净化系统只能匹配达到国标的环保汽油，与气体燃料和其他燃料是完全不匹配的。

出租车汽车污染：出租车大量使用了掺假燃油和劣质三元催化器，又长期行驶在拥堵的城市道路上，每天行驶时间长，所以出租汽车是在用轿车中排放状况最差、对环境污染最严重的车辆。

解决现状——上有政策，下有对策

为了控制和环节国内汽车污染，国家出台了一系列政策和标准进行规范。

2008年7月1日中国政府开始全面实施“汽车国Ⅲ标准”，“国Ⅲ标准”要求新车必须强制安装OBD车载自诊断系统，OBD是控制汽车排放污染的重要手段，它有严格的排放针对性。汽车排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物或燃油蒸发污染量超过设定的标准，OBD系统的故障灯就会点亮报警。

但是，从“国Ⅲ标准”实施至今，除北京的其他地区销售的国Ⅲ标准轿车都没有安装OBD系统，而北京汽车安装的OBD系统也大多是假的，根本起不到控制汽车污染的作用。

倪初宁认为这个政策的实施现状可以反应中国汽车养护市场的空白与落后。由于维修厂和汽车4S店的养护技术跟不上，许多车主在OBD系统报警去维修厂进行三元催化器的清洗和保养时，维修技师唯一的方法就是更换三元催化器。三元催化器相对比较昂贵，它的更换价格一般是几千甚至上万，在新车保修期内客户无法认可这个价格，这样就会造成用户、汽车厂和4S店之间产生大量的矛盾，也是因此，大量的假0BD系统应运而生。

归根结底，出现这样的情况是由于中国汽车养护市场技术的落后，一旦养护技术跟上了，第一是可以为维修厂和4S店拓宽业务范围，二是可以缓解汽车尾气排放对大气的污染。

技术层面缓解汽车污染——泉爽绿色养护产品

倪初宁是应用化学及汽车养护专家、“汽车三元清洗养护”理论创建人及“汽车三元清洗养护”技术国家发明专利获得者，曾连续当选2010和2011年度中国汽车维修保养行业风云人物。他旗下的北京龙泉绿爽科技有限责任公司早在2003年就开发出了汽车养护产品。

倪初宁介绍说泉爽的第一代产品是三元清洗剂、三元养护剂，主要解决汽车的中毒问题，这个中毒包括硫中毒和在拥堵道路上行驶时的一氧化碳中毒；第二代产品叫三元再生剂，主要针对三元催化器超期以后里面的贵金属在高温下聚集起来而导致的净化功能衰竭，再生剂能够把聚集起来的贵金属再次打散，从而恢复净化功能：第三代是三元环保养护剂，这个产品同时兼备清洗和再生的作用；第四代叫汽车排放系统贵金属修复剂，它在使用上更加便捷，可以直接加入到油箱里。

天燃气催化剂技术范文第13篇

Perkins公司的Ouadram燃烧室、日野公司的HMMS燃烧室，小松公司的MTEC燃烧室及五十铃公司的四角形燃烧室等，都在试验开发阶段，其基本特点是由一个中央涡流及四周的微涡流使空气燃料快速而充分地混合，并配合以合适的燃油喷射系统。

目前，喷射系统已进入一个较快的发展时期，现正在研究开发lms内完成一次喷射，并在有限时间内正确控制喷射量的方法。喷射压力已提高到160—180MPa，实验室内已到200MPa。如共轨式喷射系统及分段预喷射系统等，可根据发动机的负荷与转速自动控制合理的喷射规律和喷油压力。

二、增压及可变气门配气定时

当今柴油机增压和增压中冷已成为标准特点，随着发动机的轻量化与小型化，为了降低车辆油耗，提高车辆装载效率，必须继续提高增压比及增压器效率。在进一步提高大负荷区的过量空气系数a时可以减少颗粒排放，同时通过稀燃化，减少热损失，提高循环效率，进而同时降低油耗，随着高增压和高a化，组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外，增压器固定的涡轮几何形状也将由可用于多用途的电控可变几何形状所取代。

目前，在小缸径柴油机上4气门和喷油嘴垂直中置技术得到广泛的应用，为了减少换气损失，使混合气的形成进一步优化，现正在研究采用可变气门配气定时，从而使发动机在整个转速范围内的气门升程和定时得到最佳优化。

三、全电子优化控制

如前所述，目前对燃油喷射时间、喷射量、惯性增压、增压器、进气涡流及废气再循环(EGR)等都能实现电子优化的可变控制，从而对降低排放、减少油耗、提高输出功率和启动性能等有很大作用；但是，这些控制中的多半内容，如EGR、自动诊断等，还有很多技术不够完善，有待进一步研究和开发，今后还将继续开发其它方面的电子可变控制机构，尤其是与整车相协调统一的综合化的全电子控制系统。

四、排气后处理技术

柴油机能否像汽油机那样使用催化剂大幅度减少排放，尤其是NOx，这是柴油机研制者一直追求的目标。日美欧现都在对此进行研究，日本有关大学、研究所和厂家正在对沸石镁及氧化铝的催化剂上用还原剂进行NOx还原试验，美国福特等公司也正在对催化还原系统(SCR)及DeNOx，催化器两种NOx还原系统进行研究。

SCR技术是利用氮氧化物有选择地与存在于废气中的或喷入的反应剂反应，利用一个催化器降低NOx排放，排出生成的氧气。还原反应剂可以是在柴油机废气中的HC化合物或是由附加油箱直接喷入废气流中的物质，如氨等。

与SCR技术相比，DeNOx催化技术系统简单，无有害生成物，目前认为最具发展潜力。DeNOx催化技术主要是将NOx催化热裂变为N2和O2,目前的问题是废气在催化器中停留时，催化器效率不高，因此带来转化还原效率也受到很大限制。

为减少颗粒排放而研制的各种“柴油机颗粒收集器或称过滤器(DEF)”，虽然不少产品已在欧洲轿车柴油机上装车使用，但由于DEF的耐久性差且过滤器的再生问题也没有彻底解决，因此，该项技术也正在进一步改进和发展中。

五、改进燃料

燃料性能的改进，对减少排放起到很大作用，日本继美欧之后，从1997年开始把轻油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度减少排放颗粒中的硫酸盐，同时减少EGR造成的发动机内部的腐蚀磨耗及催化剂中毒；进一步减少硫含量，提高十六烷值，可进一步降低NOx。减少芳香烃，尤其是减少3环以上的芳香族成分，可减少排放颗粒中的硫化物、降低90%的蒸馏温度、改进点火性能；通过使用含氧燃料或添加剂，可降低黑烟颗粒。为了适应低硫化及喷射压力的大大增加，确保燃油喷射装置的性，人们对燃料的改进开发寄予了很大期望。

六、代用燃料

随着世界能源危机和环境污染问题的日趋严重，寻找一种更清洁的替代石油的原料已势在必行。经过多年的研究试验，目前公认天然气是21世纪的首选替代燃料。美国一些学者认为天然气发动机汽车是与电动车相媲美的清洁能源动力车。日本研究表明，天然气汽车在环境保护、石油燃料替代及实用性等方面有着无可比拟的优点。近年来，天然气发动机、包括柴油与天然气的双燃料发动机发展很快，目前，全世界有几百万辆天然气或双燃料汽车在运行，预计到2010年，全球将有1/3的国家使用天然气汽车。正如人类本世纪初从固体燃料向液体燃料过渡一样，如今已开始从液体燃料向气体燃料过渡，从而将提高整个能源系统的效率和清洁性。

【摘要】随着世界汽车对汽车发动机动力性、经济性和排放提出了更高要求和计算机技术的迅速发展，柴油机被公认为节能的代表和减少汽车尾气排放污染的有力工具，汽车柴油化也是汽车发动机发展的一大趋势。本文结合当前发展状况，论述了缸内直接喷注技术和柴油化趋势是未来车用发动机的发展方向。

【关键词】车用发动机柴油化趋势

参考文献：

[1]马成权，邹吉平.缸内喷注技术未来汽车发动机的主流.辽宁省交通高等专科学校学报，2002，4（1）.

[2]汪卫东.车用柴油机的技术及发展方向.汽车技术，2004，（2）.

[3]杨靖.汽车发动机发展中的几点认识.安徽工学院学报(增刊)，1994.

[4]何林华.车用柴油发动机的发展趋势.客车技术与研究，2004，26（3）.

天燃气催化剂技术范文第14篇

Perkins公司的Ouadram燃烧室、日野公司的HMMS燃烧室，小松公司的MTEC燃烧室及五十铃公司的四角形燃烧室等，都在试验开发阶段，其基本特点是由一个中央涡流及四周的微涡流使空气燃料快速而充分地混合，并配合以合适的燃油喷射系统。

目前，喷射系统已进入一个较快的发展时期，现正在研究开发lms内完成一次喷射，并在有限时间内正确控制喷射量的方法。喷射压力已提高到160—180MPa，实验室内已到200MPa。如共轨式喷射系统及分段预喷射系统等，可根据发动机的负荷与转速自动控制合理的喷射规律和喷油压力。

二、增压及可变气门配气定时

当今柴油机增压和增压中冷已成为标准特点，随着发动机的轻量化与小型化，为了降低车辆油耗，提高车辆装载效率，必须继续提高增压比及增压器效率。在进一步提高大负荷区的过量空气系数a时可以减少颗粒排放，同时通过稀燃化，减少热损失，提高循环效率，进而同时降低油耗，随着高增压和高a化，组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外，增压器固定的涡轮几何形状也将由可用于多用途的电控可变几何形状所取代。

目前，在小缸径柴油机上4气门和喷油嘴垂直中置技术得到广泛的应用，为了减少换气损失，使混合气的形成进一步优化，现正在研究采用可变气门配气定时，从而使发动机在整个转速范围内的气门升程和定时得到最佳优化。

三、全电子优化控制

如前所述，目前对燃油喷射时间、喷射量、惯性增压、增压器、进气涡流及废气再循环(EGR)等都能实现电子优化的可变控制，从而对降低排放、减少油耗、提高输出功率和启动性能等有很大作用；但是，这些控制中的多半内容，如EGR、自动诊断等，还有很多技术不够完善，有待进一步研究和开发，今后还将继续开发其它方面的电子可变控制机构，尤其是与整车相协调统一的综合化的全电子控制系统。

四、排气后处理技术

柴油机能否像汽油机那样使用催化剂大幅度减少排放，尤其是NOx，这是柴油机研制者一直追求的目标。日美欧现都在对此进行研究，日本有关大学、研究所和厂家正在对沸石镁及氧化铝的催化剂上用还原剂进行NOx还原试验，美国福特等公司也正在对催化还原系统(SCR)及DeNOx，催化器两种NOx还原系统进行研究。

SCR技术是利用氮氧化物有选择地与存在于废气中的或喷入的反应剂反应，利用一个催化器降低NOx排放，排出生成的氧气。还原反应剂可以是在柴油机废气中的HC化合物或是由附加油箱直接喷入废气流中的物质，如氨等。

与SCR技术相比，DeNOx催化技术系统简单，无有害生成物，目前认为最具发展潜力。DeNOx催化技术主要是将NOx催化热裂变为N2和O2,目前的问题是废气在催化器中停留时，催化器效率不高，因此带来转化还原效率也受到很大限制。

为减少颗粒排放而研制的各种“柴油机颗粒收集器或称过滤器(DEF)”，虽然不少产品已在欧洲轿车柴油机上装车使用，但由于DEF的耐久性差且过滤器的再生问题也没有彻底解决，因此，该项技术也正在进一步改进和发展中。

五、改进燃料

燃料性能的改进，对减少排放起到很大作用，日本继美欧之后，从1997年开始把轻油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度减少排放颗粒中的硫酸盐，同时减少EGR造成的发动机内部的腐蚀磨耗及催化剂中毒；进一步减少硫含量，提高十六烷值，可进一步降低NOx。减少芳香烃，尤其是减少3环以上的芳香族成分，可减少排放颗粒中的硫化物、降低90%的蒸馏温度、改进点火性能；通过使用含氧燃料或添加剂，可降低黑烟颗粒。为了适应低硫化及喷射压力的大大增加，确保燃油喷射装置的性，人们对燃料的改进开发寄予了很大期望。

六、代用燃料

随着世界能源危机和环境污染问题的日趋严重，寻找一种更清洁的替代石油的原料已势在必行。经过多年的研究试验，目前公认天然气是21世纪的首选替代燃料。美国一些学者认为天然气发动机汽车是与电动车相媲美的清洁能源动力车。日本研究表明，天然气汽车在环境保护、石油燃料替代及实用性等方面有着无可比拟的优点。近年来，天然气发动机、包括柴油与天然气的双燃料发动机发展很快，目前，全世界有几百万辆天然气或双燃料汽车在运行，预计到2010年，全球将有1/3的国家使用天然气汽车。正如人类本世纪初从固体燃料向液体燃料过渡一样，如今已开始从液体燃料向气体燃料过渡，从而将提高整个能源系统的效率和清洁性。

参考文献：

[1]马成权，邹吉平.缸内喷注技术未来汽车发动机的主流.辽宁省交通高等专科学校学报，2002，4（1）.

[2]汪卫东.车用柴油机的技术及发展方向.汽车技术，2004，（2）.

[3]杨靖.汽车发动机发展中的几点认识.安徽工学院学报(增刊)，1994.

[4]何林华.车用柴油发动机的发展趋势.客车技术与研究，2004，26（3）.

[5]MichalW.GlobalTrendsinDieselParticulateControl.SAPPaper950149.

[6]郑乃金.汽车排放控制技术发展趋势.汽车技术，1996，(3)：21-24.

天燃气催化剂技术范文第15篇

关键词：煤气化；气化炉；碎煤加压；应用

中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0169-03

我国煤炭资源较丰富，近年来煤化工行业发展迅速，在煤化工行业中最为关键和重要的是通过洁净、高效的技术将煤炭转化为合成气（CO+H2），即煤的气化技术。先进的煤气化技术不仅能减轻燃烧排放物对大气的污染，而且还能够很大地提高煤炭利用率，是煤炭化工、煤炭直接或间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。

1 煤制气技术的发展

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。煤化工分为传统煤化工和现代煤化工，传统煤化工产品主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石等。目前，我国现代煤化工明确了把煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制天然气、煤制乙二醇作为现代煤化工的代表。

1.1 煤炭气化

煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化和气流床气化。虽然煤的气化是发展时间较长的一种技术，但仍然存在许多问题未解决，如煤品种的适应性、转化率、装置稳定运行等。

1.2 煤制甲醇

煤制甲醇即以煤为原料生产甲醇。我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术处于世界前列，且原料来源稳定可靠，已初步形成了4 000万t/a的生产能力。

化工产业的蓬勃发展拉动我国甲醇消费量快速增长。随着甲醇下游产品的开发和甲基叔丁基醚（MTBE）、农药、醋酸、聚甲醛等新装置的建设，以及甲醇燃料的推广和应用，甲醇的需求市场进一步扩张。国内煤炭企业为增强核心竞争力、调整产品结构、延长产业链，注重上下游一体化发展，有效带动了大型煤制甲醇装置的建设。

1.3 煤制烯烃

煤制烯烃分为煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项技术。煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。甲醇制烯烃技术已日趋成熟，具备工业化条件，存在的主要问题不在工艺上，而在催化剂上。目前，催化剂的长周期运转的数据并没有出来，催化剂的单程转化率、收率、副产物的组成，催化剂、原材料和公用工程的消耗定额、催化剂衰减的特性曲线、废催化剂的毒性和处理、催化剂制备的污水组成和数量、整个装置单程和年连续运行的时间、废液废气的排放等多项重要数据目前没有公布。因此，大规模工业化尚需时日。

2 天然气的消费量

天然气是埋在地下的古生物经过亿万年的高温和高压作用下形成的可燃气体。天然气的主要成份是甲烷，是最简单的烷烃，也是有机物中最简单的稳定化合物。是一种无色、无味、无毒、可燃气体、洁净环保的优质能源。微溶于水、乙醇、乙醚等有机溶剂。

天然气按其形成可分为：油田气、煤层气、生物气和水合物气四种。油田气是石油烃类天然气，煤层气是成煤过程中有机质产生的甲烷气，生物气是有机质在70℃以下遭厌氧微生物分解产生的甲烷气，水合物气是在低温高压下，甲烷等气体分子渗入水分子晶隙中缔合的气体。表1详细的说明我国天然气生产量从1995年的179.5亿m3到2011年1130亿m3增长了6倍，天然气的生产量满足不了消费量。可见要用先进的工艺技术来满足工业以及生活需求天然气。天然气按用途分类，可分成燃料和化工两大类，其中燃料包括燃气发电、民用燃料、工业燃料、车用燃料等，从图1中可以看出随着我国天然气利用政策的出台，以及能源价格改革方案的推进，天然气利用结构正在由化工、发电为主逐渐转向城市燃气用气比例的提高。

3 煤气化工艺技术

3.1 煤气化炉介绍

煤气化被誉为煤化工产业的龙头技术，目前可作为大型工业化运行的煤气化技术，可分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术以及熔融床气化技术当实际没应用开发，各种煤气化炉的模式见图2。煤气化炉又称煤气发生炉（gas producer）典型的工业化煤气化炉型有：UGI炉、鲁奇炉、温克勒炉（Winkler）、德士克炉（Texaco）和道化学煤气化炉（Dow Chemical）。

固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图2（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是炉内煤处理量小，大规模化困难。

流化床气化炉如图2（b）所示，在分散板上给予粉煤，在分散板下送入气化剂（氧气和水蒸气），将粉煤在悬浮状下气化。缺点是流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。

流床气化炉如图2（c）所示，将粉煤与气化剂（氧气和水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内迅速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。 气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。

3.2 三种煤气化工艺的比较

我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉，三种煤气化工艺的对比如表2所示。

4 鲁奇碎煤加压气化装置流程

由于各种煤气化工艺复杂多样，目前世界上还没有万能的气化炉，各种煤气化工艺技术都有其优缺点，具有一定的适应范围。因此，在煤气化工艺选型时，要结合实际情况，选择适合自己的煤气化技术。我公司中的煤制天然气工程用煤为为伊南煤田长焰煤，无粘结性，采用鲁奇公司的固定床加压气化技术，炉型选用MARK-Ⅳ，单台装置日处理煤量约750 t。需要说明的是，鲁奇固定床气化技术是最早实现工业化生产的技术，国内已有多套生产装置。“鲁奇”在这里已紧紧是个代号，代表了加压固定床这一煤气化技术，该技术的工艺设计、设备制造、工程施工、工业生产等已全部可以国产化，同时也不存在与德国鲁奇公司或南非SASOL公司的知识产权问题。

鲁奇碎煤加压气化装置由气化炉、加煤煤锁和排灰灰锁组成并与气化炉相联接。气化用煤经过破碎及筛分，装置运行时，合格的煤加入气化炉上部之煤斗。对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气压缩机送往变换冷却工号。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用引射器抽出。经煤尘旋风分离器除去煤尘后排入大气。气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉篦进入灰渣层，气化剂温度提高，灰渣温度降低。在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，在与入炉氧进一步燃烧，最后只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。气化所需蒸汽的一部分在气化炉的夹套内产生，从而减少了中压蒸汽的需求。为此向气化炉夹套中加入中压锅炉给水，气化炉中产生的蒸汽，经汽/液分离器送往气化剂系统，蒸汽/氧气在此按比例混合好喷射入气化炉。离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，在此，煤气用循环煤气水加以洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途首先是将煤气温度降至200℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物。饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5 MPa（g）低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。在废热锅炉下部收集到的冷凝液的一部分，用洗涤冷却器循环泵送出。多余的煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力3 910 kPa（g）、温度185℃饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气变换、煤气冷却工段。煤锁气回收系统供所有气化炉系列所用。

5 煤制天然气应用前景

我国目前是世界上天然气需求增长最快的国家之一，我国87%以上的天然气用于化工、城市燃气和发电等工业部门,其中化肥生产就占38.3%。居民用气在天然气消费总量中所占11%。随着我国经济建设持续稳定发展，对天然气的需求量将继续增加，城市燃气、工业用气和发电等消费需求都将快速增长。

我国城镇的发展导致了天然气需求的增长。在经济高速增长的今天，随着广东珠江三角洲、上海长江三角洲地区、环渤海地区城市的发展已率先进入了工业化时代，也率先进入了城市天然气时代。中国大城市人口的聚集和小城市的增加以及经济的增长日益敦促人们重视环境保护。在这些城市及周边地区，煤炭的使用和机动车的迅速增加产生了污染问题，这个问题日趋明显而且正在影响着中国大部分的人口。由于这是政府优先要解决的问题，所以制定了很多降低污染的政策，其中就包括增加利用清洁燃料的政策。以天然气为主的清洁燃料的普及应用，将减少由于工业废气对不堪负重的大气污染，其需求将十分强劲，天然气市场前景广阔。到 2011年，中国国内管道天然气需求量约1200亿Nm3，而国内生产能提供的只有1000 亿Nm3，天然气供应缺口将达200亿Nm3；2015年中国天然气需求将达1700亿Nm3，而国内生产能提供的只有1200亿Nm3，天然气供应缺口将达500亿Nm3；到2020年将达到2000亿Nm3以上，占我国能源消费总量的比例将从2.5%～2.6%上升为7%～10%，而缺口至少达1000亿Nm3。

我国正在加快引进国际天然气资源，是21世纪中国发展外向型能源经济的重点之一，是中国21世纪重大的能源战略。现已经计划从俄罗斯、中亚土库曼斯坦、哈萨克斯坦进口天然气，中亚天然气管道预计2009年底实现第一期工程单线通气，将从中亚向中国输送约300亿Nm3的天然气，2010年第二期实现双线通气，新增300亿Nm3。从2011年开始，俄罗斯每年也将向中国出口600亿至800亿Nm3。此外云南省从缅甸进口天然气100亿Nm3/a的管道项目已正式实施，将于2010年上半年建成投产。

综上所述我国燃气十分紧缺，不得不从国外进口大量石油液化气、液化天然气及管道天然气。从国外购进燃气不仅价格贵，而且还受多种不确定因素影响。如何保证能源安全供应是在引进国外气源是必须重视的问题。煤制天然气立足国内，可以减轻对国外的依赖，具有长远的战略意义。

参考文献：

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[2] 赵勇,王巍,郝天翼,等.煤气化技术研究进展[J].电力技术.2010,19(6):1-6.

[3] 何忠,黄晓曦.煤制天然气工艺技术和催化剂的研究进展[J].化工进展.2011,(30):388-392.