硫化合物存在時天然氣催化燃燒機理和應(yīng)用

前言

礦物燃料普通燃燒所產(chǎn)生的排放物SO2、NOX、CO2、CO和未完全燃燒的碳氫化合物（UHC），以及石油和煤礦開采排放出的甲烷（CH4）等氣體，都會造成環(huán)境污染。但是催化燃燒反應(yīng)較低的活化能容許反應(yīng)在貧碳氫化合物濃度下發(fā)生，因此絕熱反應(yīng)的溫度低于NOX形成的限制，并可完全氧化，不會形成C0和未完全燃燒的碳氫化合物，且燃燒發(fā)生在常規(guī)氣相易燃極限之外，使得燃燒更加穩(wěn)定。本書是在一個大氣壓下、穩(wěn)態(tài)的滯止點流動反應(yīng)器（SPFR）內(nèi)的多晶鉑箔上，對貧甲烷／O2／N2混合氣體的燃燒進行的實驗研究，同時用數(shù)值模擬方法重現(xiàn)了實驗結(jié)果。在數(shù)值模擬與實驗的比較中，模擬運用了異相和單相氧化機理的綜合和分步化學(xué)反應(yīng)分子運動論，針對CH4轉(zhuǎn)化率和CO選擇性與鉑表面溫度的依賴關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)了鉑表面的異相反應(yīng)抑制了氣相氧化反應(yīng)的程度，并且提高了單相點燃的表面溫度。針對在硫組分存在的情況下，貴金屬催化劑會在一定程度上發(fā)生中毒，本書通過反應(yīng)器實驗與數(shù)值模型相結(jié)合，推導(dǎo)出SPFR內(nèi)固一氣異相反應(yīng)動力學(xué)速率的新方法，這種方法主要用來開發(fā)和研究低濃度H2S和SO2在貴金屬催化劑上對貧甲烷催化燃燒的影響。本書還針對CH4和SO2的貧氧化反應(yīng)分別提出了相應(yīng)的一階段和二階段化學(xué)反應(yīng)機理并針對H2S在Pt／Al2O3催化劑上的轉(zhuǎn)化率和它對SO2和SO3的選擇性采用三階段機理進行準(zhǔn)確模擬。

內(nèi)容概要

本書是對國外貧甲烷／空氣混合物催化燃燒的理論研究和國內(nèi)天然氣催化燃燒實際應(yīng)用的總結(jié)。全書共5章。第1章是對貧甲烷催化燃燒近零污染物排放機理的研究，發(fā)現(xiàn)了鉑表面的異相反應(yīng)，抑制了氣相氧化反應(yīng)的程度，并且提高了單相點燃的表面溫度。第2、第3章通過將反應(yīng)器實驗與數(shù)值模型相結(jié)合，推導(dǎo)出滯止點流動反應(yīng)器（SPFR）內(nèi)固一氣異相反應(yīng)動力學(xué)速率的新方法。這種方法主要用來開發(fā)和研究低濃度H2S和SO2在貴金屬催化劑上對貧甲烷催化燃燒的影響。第4、第5章分析了天然氣催化燃燒的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，提出了天然氣催化燃燒方式可以實現(xiàn)燃料的完全轉(zhuǎn)化，并且可以根除污染物排放。    本書可供從事動力工程、燃燒、供熱、化工、制冷空調(diào)及能源工程和熱物理等專業(yè)的本科生、研究生使用，也可作為相關(guān)專業(yè)研究人員的參考書。

作者簡介

作者：(法國)張世紅(Dupont Valerie) (英國)Williams Alan (英國)Rickett Gavin

書籍目錄

Preface前言主要符號第1章 緒論  1.1 催化劑的特性  1.2 催化劑的失活  參考文獻第2章 H2s和SO2存在的情況下CH4在鉑催化劑上氧化的動力學(xué)  2.1 概述  2.2 實驗裝置  2.3 實驗條件  2.4 模型  2.5 結(jié)果  2.6 討論CH+氧化的動力學(xué)數(shù)據(jù)與類似相關(guān)研究做比較  2.7 討論硫?qū)H+氧化的促進機理和SO2氧化的動力學(xué)  2.8 討論CeO2的作用  2.9 討論總體重要性  2.10 結(jié)論  參考文獻第3章 在貴金屬催化劑上CH4、H2S和SO2氧化的機理  3.1 概述  3.2 硫存在的情況下CH4在鉑催化劑上的氧化  3.3 硫存在的情況下在銠催化劑上的CH4氧化動力學(xué)  3.4 硫存在的情況下在鈀催化劑上的CH4氧化動力學(xué)  3.5 結(jié)論  參考文獻第4章 催化燃燒爐工作溫度和熱效率  4.1 催化燃燒Ⅲ型爐溫度變化曲線  4.2 催化燃燒Ⅳ型爐獨石通道內(nèi)氣體溫度分布  4.3 催化燃燒Ⅳ型鍋爐熱效率實驗研究  4.4 催化燃燒Ⅴ型冷凝鍋爐熱效率的研究  參考文獻第5章 天然氣高溫催化燃燒特性的應(yīng)用  5.1 近零污染物排放的無焰催化燃燒冷凝鍋爐  5.2 催化燃燒烤箱與電烤箱對肉制品加工的比較  5.3 催化燃燒的其他應(yīng)用  參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：CH+高溫催化燃燒的應(yīng)用目的是產(chǎn)生熱量。根據(jù)所需能量溫度的不同，對催化劑性能的要求也不相同。對于任何催化劑而言，燃燒反應(yīng)器是最苛刻的環(huán)境條件之一，催化燃燒反應(yīng)器要求催化劑能夠長時間運行，所以催化劑壽命是燃燒催化劑必須具備的也是使其成功商業(yè)化的關(guān)鍵條件之一。通過催化燃燒爐參數(shù)的測定和分析進一步研究了催化燃燒的規(guī)律及其特性，催化燃燒爐作為一種新的燃燒裝置，從源頭上防治污染和保護生態(tài)，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節(jié)約型增長方式，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的目標(biāo)，也就是對消耗高、污染重、技術(shù)落后的工藝和產(chǎn)品實施淘汰，并降低污染物排放總量，加強資源綜合利用，加強污染防治，實現(xiàn)近零污染排放。另外，催化燃燒爐還具有高燃燒效率、高輻射效率和低燃燒噪聲等優(yōu)點，充分顯示出催化燃燒爐在環(huán)境保護和節(jié)約能源方面的優(yōu)越性。催化燃燒Ⅲ型爐是由四個直徑為69mm獨石燃燒面組成，在鍍鉑催化劑獨石上進行了天然氣的催化燃燒反應(yīng)。天然氣催化燃燒的允許工作溫度為900-1100℃，過低的溫度導(dǎo)致熄火，過高則會使貴金屬催化劑加速失活。在實驗的反應(yīng)條件下，天然氣體積分數(shù)范圍為4％－6％，為實現(xiàn)天然氣的穩(wěn)定燃燒必須對反應(yīng)條件提出較高的自動化要求。

編輯推薦

《硫化合物存在時天然氣催化燃燒機理和應(yīng)用》可供從事動力工程、燃燒、供熱、化工、制冷空調(diào)及能源工程和熱物理等專業(yè)的本科生、研究生使用，也可作為相關(guān)專業(yè)研究人員的參考書。

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