催化燃烧技术概论2007.ppt

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1、1催化燃烧技术概论提纲催化燃烧概念原理及发展现状催化剂研究应用催化燃烧技术的典型工艺催化燃烧的应用前景催化燃烧概念原理及发展现状张艳梅何谓催化？催化剂定义：根据IUPAC于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的放映为催化反应。6催化的延伸研究催化作用的原理催化作用原理的具体应用7催化技术：是现代化学工业的支柱，90％以上的化工过程、60％以上的产品与催化技术有关。催化科学：通过开发新的催化过程革新化学工业，提高经济效益和产品的竞争力，

2、同时通过学科渗透发展新型材料，利用新能源等做出贡献。不仅如此，我们还利用其广泛的跨学科性，对能源领域中的燃烧工程加以改进形成新的研究方向－催化燃烧。8催化化学催化生物催化多相催化均相催化电催化光催化媒催化仿生催化微催化9催化燃烧是典型的气－固相催化反应实质是活性氧参与深度氧化作用催化剂的作用是降低反应的活化能催化剂表面的吸附作用，使反应物分子富集于表面，提高了反应频率，加速了反应的进程借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H20，同时放出大量热催化燃烧的基本原理10催化燃烧的意义缺点1：由于

3、火焰燃烧实质上是燃烧物质（煤、油类物质，可燃性气体等）的氧化反应，在燃烧过程中不可避免以可见光的形式释放能量。这部分能量无法利用而损失掉，造成能量利用率低。缺点2：燃烧反应形成毒性很大的污染物，对环境造成污染目前，人类应用的绝大多数为火焰燃烧形式11解决有效途径－催化燃烧催化剂以促使碳和碳氢化合物等燃料完全氧化成C02和H2O,最大限度地放出热量催化燃烧是一种稀薄燃料的无火焰燃烧，避免了能量以光能的形式损失，燃烧反应在催化剂的表面进行，燃烧产生的热量主要以辐射的方式传递，具有能量利用效率高、稳定安全等优点氧化反应温度低大大抑制了空

4、气中N2形成高温NOx，而且催化剂的选择性催化作用也有可能抑制燃料中含氮化合物(RNH)的氮化过程，使其多数形成分子氮N2催化燃烧是高效节能、环境友好的技术催化燃烧产生能量被认为是21世纪最具有前景的环境催化技术12催化燃烧的优点能耗少操作简便、安全净化效率高环保作用13A段由催化剂表面动力学控制催化反应速度A、B段属于混合物开始反应，迅速起燃段，由表面反应和传质共同控制催化剂反应速度C段反应速度随温度的变化不大，反应速度主要由传质控制D段反应速度随温度升高突然增加，属于明显的均相反应特征催化燃烧的总反应速度与温度关系示意图14针

5、对不同的反应阶段，将催化燃烧分为以下几类低温催化燃烧中温催化燃烧高温催化燃烧温度范围室温－300°300－800°800－1500°燃烧方式扩散燃烧和超稀薄气体燃烧扩散燃烧和超稀薄气体燃烧空气预混合燃烧负荷kcal/cm3.h0.3－31－10>100优点发生火灾的危险性小，温度易校制辐射换热大，火焰稳定高负荷燃烧，低空气比燃烧，火焰稳定低NOx，低CO2缺点只限于容易燃烧的燃料燃烧负荷小催化剂存在耐热性问题未燃气体漏掉用途主要为民用，如CO防毒面具、打火机、熨斗等工业用及民用。如催化加热器、自净化式炉、汽车废气净化等工业用。如燃

6、气透平、飞机用喷气式发动机、锅炉等项目分类15我国古代的酿酒和制醋是使用生物催化剂的开端1836年，贝采尼乌斯首次提出了“催化”和“催化剂”的概念1840年，Davy兄弟首先发现燃气可在铂板上“无焰”燃烧，可以说这才是人们真正开始认识催化燃烧。1895年奥斯特瓦尔德从理论上推断出了“在可逆反应中，催化剂仅能加速化学反应，而不能改变化学平衡”而获得了1909年度的诺贝尔化学奖20世纪初，催化合成氨技术的工业化是发展的里程碑20世纪70年代提出了高温催化燃烧，对环境友好的催化燃烧技术成为关注的焦点20世纪90年代后，出现了环境催化技术

7、的大发展术的大发展，例如催化消除氮氧化物(NO)、硫氧化物(SO)、可挥发性有机组分(VOCs)的催化氧化、氯氟烃类(CFCs)的催化分解等催化燃烧的历史16在欧洲催化燃烧技术广泛应用于工业加热及燃气取暖领域在日本催化燃烧技术广泛应用于废气净化在我国催化燃烧技术目前只在废气净化领域的应用取得了一定成效17美国国家航空航天局中小企业创新研究计划取得的成果：示范了在高速民用交通设备的应用中采用催化燃烧，降低NOx,CO,和UHC的排放。研究表明在稳定状态下，NOx的排放是其他情况下的1/3~1/5。KTH（瑞典皇家理工学院）——Cat

8、alyticcombustionofgasifiedbiomassandnaturalgasathighpressureforgasturbineapplicationsTheoveralltargetoftheprojectistoassesst