Горения катализатор: Катализаторы горения — Миксент

Катализаторы горения — Миксент

Всемирная Топливная Хартия принятая ведущими производителями топлива предусматривает достаточно жесткие требования предъявляемые к топливу используемому для заправки автомобилей. Это необходимо для выполнения международных норм по содержанию вредных веществ в выхлопных газах двигателей. Для соблюдения этих требований конструкторы разрабатывают все более форсированные двигатели, а нефтепереработчики более чистые топлива, снижая в них содержание ненасыщенных, ароматических, полициклических углеводородов и содержание серы, отсутствие которой, приводит к повышенному износу топливной аппаратуры. Чтобы избежать отрицательного влияния отсутствия серы разработаны противоизносные присадки, к примеру, Миксент 2030.

Спрос на катализаторы горения

Жёсткие требования предъявляемые к топливу не всегда можно достичь в процессе нефтеперегонки по различным причинам, в том числе технологическим и экономическим, поэтому производители на конечном этапе используют присадки.

Из-за этого растет внимание к «катализаторам горения» топлива. Это хорошо видно на примере патентования модификаторов горения дизельных топлив, рис. 1.

Классическим примером высокоэффективного промотора воспламенения применяющегося для улучшения полноты сгораемости дизельного топлива с меньшими выбросами вредных веществ в отработавших газах и соблюдения норм «ЕВРО» является цетаноповышающая присадка Миксент 2000.

Среди представленных модификаторов горения большой интерес представляет отдельный класс присадок, а именно — катализаторы горения.

Для более полного представления о том, что такое катализаторы горения приведем выдержки из статьи директора АПИ Василия Сердюка и его заместителя по научной работе Льва Ашкинази.

Катализаторы горения — что это?

Катализаторы горения – это вещества, изменяющие процесс горения (окисления) топлива, которые изменяют скорость и полноту сгорания топлива. Введение их в исходные топлива позволяет получить новые топлива с улучшенными свойствами.

 

Катализаторы горения предназначены для снижения энергии активации реакций окисления, происходящих в камере сгорания ДВС. Следствием снижения энергии активации является возможность проведения процесса окисления горючего и обеспечение полноты его сгорания при более низких температурах. Понижение температуры в камере сгорания приводит к уменьшению максимального давления в ней и, следовательно, к снижению жесткости работы двигателя, а также к уменьшению выбросов вредных веществ с отработавшими газами.

Известно, чем выше температура воспламенения горючего, тем меньше скорость его горения, катализаторы горения предназначены для увеличения скорость горения топлива. При прочих равных условиях ускоряющее действие катализатора будет тем больше, чем медленнее протекает некатализируемый процесс горения. Следовательно, наибольшее действие катализаторы будут оказывать на горение высококипящих углеводородов топлива, т.е. процесс догорания топлива. 

Катализаторы горения применяются в концентрации от 0,001 до 0,01%, фактически не изменяют физико-химические свойства базового топлива, но обеспечивают изменение процесса его горения, переводя топливо в новый класс, соответствующий выполнению норм выбросов ЕВРО-2, ЕВРО-3, ЕВРО-4, при работе на исправном двигателе.

К катализаторам горения относятся органические соединения металлов первой, второй и переходной групп, применяемые в рабочей концентрации порядка нескольких ppb (parts per billion — частей на миллиард, например, мкг/кг или 1·10-7%) в пересчете на металл. Столь ничтожная концентрация катализаторов горения практически не влияет на загрязнение ими камеры сгорания и свечей зажигания.

Катализаторы горения могут выполнять частично роль каталитических нейтрализаторов. Например, в бензин вводят соединения платины, палладия, рения, родия, которые, пройдя камеру сгорания, отлагаются в виде металлов на стенках выхлопной системы и действуют как обычные катализаторы дожига. В более тяжелых топливах хороший эффект достигается введением соединений железа, например ферроцена в количестве 0,001-0,003%.

Присадки, в состав которых входят органические соединения металлов, применяют с 1950 г. и интерес к ним не ослабевает. Наиболее широко известны присадки ферроцена (дициклопентадиенилжелеза) и его производных, соединений марганца, меди, никеля, лития и других органических соединений металлов, а в некоторых случаях даже их оксиды. Бензины с такими присадками, в сравнении с бензинами без них, дают некоторое изменение эмиссии углеводородов, оксидов азота, оксида углерода, особенно на автомобилях с большим пробегом (более 60 тыс. км), и повышают эффективность работы каталитических преобразователей отработавших газов, уменьшая нагрузку на них за счет догорания топлива в камере сгорания.

Введение ферроцена в концентрации 15 ppm (parts per million — частей на миллион, например, мг/кг или 0,0001%) не оказывает отрицательного воздействия на работу двигателя, но положительно влияет на работу катализаторов дожига и увеличивает октановое число бензинов. Более того, ферроцен оказывает еще и каталитическое воздействие на процесс горения топлива, частично уменьшая нагар в камере сгорания и улучшая некоторые экологические характеристики двигателя, при одновременном небольшом снижении расхода топлива.

Для предотвращения возможного образования отложений, при использовании металлсодержащих органических соединений в составе катализаторов горения, широко используются присадки-выносители, способствующие удалению металла из камеры сгорания и со свечей зажигания.

Применение некоторых композиций металлорганических соединений позволяет существенно улучшить работу каждой присадки в отдельности, проявляя, в некоторых случаях, синергетический эффект.

В последнее время широко распространяются зольные присадки к автомобильным топливам содержащие металлокомплексные соединения, в которых в качестве лиганда используются соединения хелатного типа. Одним из достоинств металлокомплексных присадок является их многофункциональность. Широко используются композиции металлорганических соединений хелатного типа в растворителях — кетонах, дикетонах, оксимах, эфирах и т.д. Такие присадки являются универсальными многофункциональными перспективными катализаторами горения топлив. Среди них наиболее эффективны и наименее токсичны соли железа, которые были допущены в России к применению в топливах.

В результате давних споров о влиянии на каталитическое действие присадки металла и органического радикала в настоящее время считается общепринятым, что решающее влияние оказывает природа металла, входящего в состав присадки. Влияние лигандов — органической составляющей в формуле присадки незначительно:

Таблица 1. Изменение октанового числа (DОЧ по моторному методу) для эталонного топлива (60% изооктана и 40% н-гептана) в присутствии различных присадок:

Октанповышающая присадка	Концентрация металла присадки в топливе, г/кг	DОЧ
Тетраэтилсвинец (C2H5)4 Pb	0,15	+5,0
Метил (триаэтил) свинец СН3Pb (C2H5)3	0,30	+12,4
Тетраэтилгерманий (C2H5)4 Ge	0,30	-1,5
Пентакарбонил железа Fe(CO)5	0,15	+4,4
Гексакарбонил хрома Cr(CO)6	0,15	-5,3
Димарганецдекакарбонил Mn2(CO)10	0,15	+7,0
Циклопентадиенилтрикарбонилмарганец С5Н5Mn(CO)3	0,10	+7,5
Меитлциклопентадиенил-трикарбонилмарганец СН3С5Н 4Mn(CO)3	0,10	+7,5
Этилциклопентадиенилтри-карбонилмарганец С2Н5С5Н 4Mn(CO)3	0,10	+7,5
Ферроцен (С5Н5)2	0,10	+7,0
Диэтилферроцен (C2H5С5Н5)2 Fe	0,10	+7,5

Из таблицы 1 видно, что введение большого количества свободных радикалов (СН3*, С2Н5* и других) в состав металлорганических соединений лишь незначительно изменяет детонационную стойкость топлив в камере сгорания, а замена одного металла на другой качественно изменяет эффективность действия.

Поэтому, исследователи на первых порах обратили основное внимание, прежде всего, на свойства металлов, как носителей анти- и продетонационных свойств. Оказалось, что большей как АД-, так и ПД- эффективностью обладают наиболее тяжелые, а значит, и самые крупные атомы.

Предпринимались попытки выстроить ряды каталитической активности для металлов антидымных присадок. Е.В. Бернштейн получил соединяющий ряд антидымной активности металлов в двигателях с открытой камерой сгорания типа Гессельмана:

Ва > Са > Ni > Со > Сг > Ре > Си > Mg > Al > Na, К, Zn.

Другие авторы предлагают ряд, который выглядит следующим образом:

Mn > Ва > Fe > Cu > Со > Mg > Ni > Pb.

Различие объясняется разными типами двигателей, которые были использованы в том и в другом случае, поскольку эффективность катализаторов зависит от способа смесеобразования в двигателях разного типа.

Механизм действия присадок

Для объяснения механизма действия металлсодержащих антидымных присадок выдвинуто несколько версий. Первая основана на том, что в пламени металлы образуют ионы, которые уменьшают скорость зародышеобразования сажевых частиц и их коагуляцию. Главным образом, это относится к легкоионизирующимся щелочным металлам. Второй механизм предложен для щелочноземельных металлов и сводится к их реакциям с продуктами горения топлива, в результате которых образуются гидроксильные радикалы. Последние газифицируют сажу. Сюда же примыкает гипотеза о том, что барий, окисляясь на первых стадиях горения избытком кислорода, переносит его на последние стадии, где наблюдается недостаток кислорода. На основании результатов оптического зондирования горящей смеси лучом гелий-неонового лазера сделано предположение, что бариевые антидымные присадки ускоряют выгорание сажи, образующейся при диффузионном горении капель топлива, не влияя на выгорание сажи, образующейся при горении уже испарившейся части топлива. Наиболее эффективны такие присадки при горении тяжелых топлив в форсированных режимах или при малом угле опережения впрыска, когда большая масса топлива не успевает испариться.

Весьма сходно с антидымными присадками действие антинагарных и нагароочищающих присадок, предназначенных уменьшить нагарообразование в камере сгорания дизельного двигателя, предотвратить закоксовывание поршневых колец. Рекомендуемые концентрации присадок при постоянном применении — 0,005-0,02%. В «ударных» концентрациях (0,05-0,1%) эти присадки способны выступать как нагароочищающие и удалять с деталей двигателя образовавшийся ранее нагар. При такой нагароочистке возможно временное повышение дымности и токсичности ОГ, так как часть удаляемого нагара не успевает выгорать и выбрасывается в атмосферу.

В общем случае присадки модифицируют структуру нагара, оказывают каталитическое действие на его выгорание и смывают частицы нагара и продукты его превращения. Показательна присадка «Антикокс», содержащая катализатор горения — медную соль органической кислоты. При введении в топливо присадки в концентрации 0,02-0,05% нагар удалялся на 25-65%. Часть нагара, которая не была удалена в процессе испытаний, изменилась. Нагар стал рыхлым и легко снимался протиранием поверхности без соскабливания и кипячения. Аналогично действие антисажевых присадок, предназначенных для уменьшений скорости забивки сажевых фильтров, устанавливаемых на автомобилях перед каталитическими нейтрализаторами или непосредственно в выпускном тракте. Сажевые фильтры любой конструкции теряют пропускную способность и требуют регенерации уже через 200-500 км пробега, а иногда и раньше. Наличие присадки обеспечивает постепенное выжигание сажи, устраняя опасность перегрева при периодических регенерациях.

Иногда металл используют не в виде присадки, а наносят на поверхность фильтра. При нормальной работе двигателя этот прием дает такой же экологический эффект, как и введение присадки в топливо. Однако каталитические покрытия медленно отравляются серой, содержащейся в топливе. Кроме того, если двигатель долгое время работает в режиме холостого хода и на малых нагрузках, когда температура ОГ невелика, каталитическое покрытие не обеспечивает выгорания сажи, которая накапливается, а при переходе двигателя на большие нагрузки сажа интенсивно выгорает с развитием опасных для фильтра температур. Что же касается присадки, то в режиме холостого хода для достижения необходимого эффекта можно просто увеличить ее концентрацию в топливе.

Рекомендуемые концентрации антисажевых присадок составляют 0,01-0,02% при номинальной нагрузке. В пересчете на металл, являющийся каталитической основой присадки, это составляет десятки ppm. В режиме холостого хода присадки требуется на порядок больше.

Принцип действия антисажевых присадок в первом приближении заключается в понижении температуры выгорания сажи до 250-300°С, сравнимой с температурой ОГ, с помощью добавок соединений меди, железа и других металлов. Металлы сгорают до оксидов, которые затем легко восстанавливаются сажей на поверхности фильтра.

Катализаторы горения светлых топлив предназначены инициировать горение топлив, особенно на последних стадиях, характеризующихся недостатком кислорода. Присадки этого типа используют преимущественно в мазутах, но в некоторых случаях вводят и в светлые топлива. Наибольший эффект от применения катализаторов горения наблюдается в дизельных топливах, горючая смесь которых в камере сгорания гетерогенна, т.е. состоит из паров и мелких капель топлива, а также частиц сажи. Вообще, чем тяжелее топливо, тем эффективнее действие присадки. В качестве активного компонента катализаторы горения содержат соединения металлов, катализирующих окисление углеводородов: железа, меди, марганца и др. Патентуются также беззольные присадки, например на основе органических пероксидов. В этом случае их называют инициаторами. Рабочие концентрации катализаторов горения лучше всего устанавливать по металлу. Достаточно, если в топливе будет 5 – 50 ppm металла-катализатора. Концентрации самих присадок в таком случае будут составлять сотые доли процента.

Следует заметить, что мировой опыт использования катализаторов горения в светлых топливах невелик. Поэтому многие вопросы, связанные с оптимальными условиями применения присадок, их побочным действием и т. д., до конца не выяснены.

Полагают, что соединения щелочных и щелочноземельных металлов повышают концентрацию гидроксил-ионов в пламени. Последние, сорбирующиеся на поверхности горящих частиц и являющиеся сильными окислителями, участвуют в реакции горения. Соединения переходных металлов служат переносчиками кислорода с первых стадий горения, характеризующихся его избытком, на последние, где окислителя не хватает.

Оценка эффективности катализаторов горения

Оценка эффективности катализаторов горения осуществляется по экономичности двигателя и токсичности отработавших газов.

Катализаторы горения по-разному действуют на сгорание бензинов и дизельных топлив, что объясняется разным составом топлив и состоянием горючей смеси в камере сгорания. При добавление катализатора горения в топливо ускоряются процессы окисления, что приводит в дизельном двигателе к более полному сгоранию тяжелых остаточных фракций в основной фазе сгорания и снижению доли топлива, сгорающего в фазе догорания. Это приводит к уменьшению удельного расхода топлива. В присутствии катализаторов горения на последней стадии процесса происходит догорание топлива практически до конца, что приводит к более высокому давлению на поршень в заключительной стадии его движения. В целом топливо сгорает быстрее, хотя и снижается максимальная скорость сгорания топлива. Т.е. на стадии начала горения катализатор тормозит скорость окисления топлива, а на второй при догорании за фронтом пламени ускоряет процесс горения и делает его более полным. В результате двигатель начинает работать «мягче», что снижает напряженность деталей и увеличивает ресурс двигателя.

Предполагается, что в бензиновом двигателе работа на топливе с катализатором горения приводит к более углубленному пиролизу не испарившейся части топлива, т.к. сгореть эта часть топлива не может из-за недостатка кислорода, вызванного тем, что бензиновый двигатель работает с коэффициентом избытка воздуха близким к единице.

Катализаторы горения способствуют уменьшению нагрузки на каталитические нейтрализаторы и сажевые фильтры, так как происходит более полное сгорание топлива и количество вредных веществ в отработавших газах существенно снижается, в зависимости от марки автомобиля, его состояния и качества исходного топлива, табл. 2.

Таблица 2. Снижение содержания вредных веществ в отработавших газах ДВС при использовании каталитических присадок (0,01% об.)

Вредный компонент ОГ	Присадка
	«0010»	«0011»
Дымность	до 90	–
Оксиды азота	до 50	до 55
Оксид углерода	до 85	до 85
Углеводороды	до 65	до 80
Бенз(a)пирен	до 40	до 90
Альдегиды	до 60	до 16
Аэрозоль	до 20	-
Масляный туман	до 20	до 100

Испытания присадок

Моторные испытания экологической каталитической комплексной присадки к дизельному топливу «0010» проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 14846 и ГОСТ 14846 на испытательных стендах, оборудованных двигателем КАМАЗ-740. 10 и двигателем ВАЗ-2108.

Стендовые испытания показали, что введение экологических каталитических присадок в автомобильные топлива приводит к:

• увеличению мощности и коэффициента полезного действия;
• снижению удельного расхода топлива;
• уменьшению содержания вредных веществ (CO, CH, NOx и дымности, альдегидов, бенз(а)пирена и др.) в отработавших газах двигателей.

Прибавление к топливу моющих присадок уменьшает отложения на впускных клапанах, но увеличивает отложения в камере сгорания. Прибавление к топливу с моющими присадками катализаторов горения приводит к более полному сгоранию топлива и устраняет отложения в камере сгорания.

Общеизвестно, что содержание оксидов азота в ОГ двигателей напрямую связано с температурой в камере сгорания (КС). Под действием катализатора снижается энергия активации процессов горения топлива и увеличивается полнота его сгорания.

На всех автомобилях и всех режимах холостого хода (ХХ) наблюдается устойчивое и заметное снижение содержания SO2 в ОГ. Наименее эффективно катализатор горения «0011» работал на двигателе автомобиля Mazda B-Series (рег. № 8884 35D), где снижение содержания SO2 составило до 70 и 60 % на минимальных и повышенных оборотах ХХ соответственно. Наиболее эффективно действие катализатора на двигателеMercedes 300, где максимальное снижение содержания диоксида серы составило более 90 %.

Содержащиеся в топливе сернистые соединения в виде органических тиолов, сульфидов и дисульфидов (в том числе в составе гетероциклических соединений) достаточно легко расщепляются по связям S — H (энергия связи 83 Ккал/моль), S — С (65 Ккал/моль) и окисляются кислородом. Этот процесс катализируется железом, которое всегда присутствует в топливе.

При недостатке кислорода, а на всех двигателях установлен лямбда-зонд, поддерживающий стехиометрическое соотношение кислород — топливо, сульфидная сера сгорает не до SO2, а по уравнению:

S-2 + O2 ® S0 + 2О-2 + Q

где: Q — выделяемое тепло.

Кроме того, известно, что под действием специальных катализаторов при t > 500 °C диоксид серы способен вступать в реакцию взаимодействия с монооксидом углерода:

O2 + 2CO ® S0 + 2CO2 + 52 Ккал

В присутствии следов воды, которая всегда содержится в отработавших газах, возможно протекание окислительно-восстановительного процесса:

2S-2 + SO2 ® 3S0 + Q

Все эти реакции приводят к образованию элементарной серы, которая выносится с ОГ. Если диоксид серы является весьма вредным химически веществом, токсичной примесью в атмосферном воздухе промышленных городов; при концентрации 0,03-0,05 мг/л в воздухе вызывает раздражение глаз, горла и заболевания верхних дыхательных путей, то элементарная сера — одно из наиболее старых средств борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений.

Изменение процесса горения топлива при постоянном применении катализатора горения в качестве присадки к дизельному топливу приводит к более полному сгоранию компонентов топлива, уменьшению вредных компонентов и очистке камеры сгорания, клапанов.

На рисунке 2 приведен обобщенный график, характеризующий тенденцию содержания вредных веществ в отработавших газах двигателя, работающего на топливах с катализаторами горения.

Рис. 2. Изменене содержания вредных веществ в отработавших газах ДВС.

На I участке кривой наблюдается резкое снижение содержания вредных веществ в отработавших газах, вызванное каталитическим действием присадок на процесс сгорания топлива.

Увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах на II участке объясняется постепенным выгоранием скопившихся в камере сгорания и газовыхлопном тракте отложений, нагаров и лаков. В первую очередь выгорают лаки, затем нагары, кокс и зольные отложения камеры сгорания, которые модифицируются радикалами катализатора. Модификация процесса горения приводит к понижению температуры выгорания отложений, которые выносятся отходящими газами. В результате восстанавливаются конструкционные параметры камеры сгорания и нормализуется рабочий процесс в цилиндрах. Подобный ход кривой объясняется большим недостатком кислорода в камере сгорания. На III участке наблюдается та же картина, что и на I.

Применение катализаторов горения

Применение катализаторов горения в сочетании с различными топливами дает возможность снизить требования конкретного двигателя к октановому числу бензина, вследствие очистки камеры сгорания. При накоплении в камере сгорания нагара с низкой теплопроводностью и теплоемкостью, требования к октановому числу бензина повышаются на 10 – 12 пунктов. Профессором Е.Р. Магарилом с сотрудниками в результате эксперимента, проведенного на автомобиле ВАЗ 2106, установлено, что после пробега равного 400 км на бензине, содержащем никелевый катализатор горения, оказалось возможным перейти на бензин А-76 с присадкой вместо бензина АИ-92.

Катализаторы горения тяжелых топлив применяются для снижения механического недожога и выбросов сажи в окружающую среду. При умелом использовании катализатора можно добиться и снижения выбросов оксидов азота, хотя на первый взгляд интенсификация процесса горения приводит к повышению температуры пламени и, как следствие, ускорению образования оксидов азота. При сгорании остаточных топлив только часть оксидов азота образуется путем связывания азота воздуха. Другая часть представляет собой «топливные оксиды», образование которых зависит, прежде всего, от концентрации кислорода. Поскольку в присутствии катализатора для хорошего горения требуется меньший избыток воздуха, меньше образуется и топливных оксидов азота. Чем меньше избыток воздуха, тем меньше потери тепла с уходящими газами. Таким образом, при использовании катализаторов горения увеличивается и тепловой КПД установки.

Принцип действия заключается в окислении сажевых частиц катализатором горения или продуктами его превращении в зоне горения. Например, переходные металлы являются переносчиками кислорода с первых стадий горения, на которых кислород находится в избытке, на последние стадии, где испытывается его недостаток:

МxОy + С ® СО + МxОy-1.

Щелочные и щелочно-земельные металлы повышают концентрацию в пламени гидроксид-ионов. Последние, являясь окислителями, также ускоряют горение сажистых частиц.

По эффективности металлы как катализаторы горения располагаются в ряд:

Mn > Sn > Сu > Со > Zn > Мо > Mg > Fе > Са

Показателями эффективности катализатора горения служат — снижение механического недожога и уменьшение дымности отходящих газов!

Итак, что мы имеем?

Преимущества применения катализаторов горения

Применение катализаторов горения в концентрации от 0,002-0,01% наибольший эффект дают в дизельных топливах и позволяет получить следующие ПРЕИМУЩЕСТВА:

• увеличить КПД и мощность двигателя за счет более полного сгорания топлива;
• очистить камеру сгорания, свечи и газовыхлопной тракт от нагаров и отложений;
• уменьшить удельный расход топлива до 7 %;
• повысить экономичность эксплуатации автотранспорта;
• увеличить мощность двигателя за счет увеличения полноты сгорания топлива;
• снизить чувствительность двигателя к качеству топлива;
• использовать топливо с более низким октановым числом;
• получить большую эффективность на менее качественном топливе;
• ускорить регенерацию катализаторов дожига;
• уменьшить нагрузку на катализаторы дожига и сажевые фильтры;
• снизить содержание вредных примесей в отработавших газах;
• сохранить физико-химические свойства топлива;
• снизить жесткость работы двигателя;
• несколько увеличить октановое число бензинов;
• возможность вводить их в баки автотранспорта, автоцистерны, танки судов, цистерны хранения, хранилища АЗС перед их заливкой топливом;

Недостатки катализаторов горения

Катализаторы горения имеют и некоторые НЕДОСТАТКИ:

• увеличивают стоимости топлива;
• при применении присадок на базе щелочных металлов возможна коррекция угла опережения зажигания;
• мировой опыт использования катализаторов горения невелик. Поэтому многие вопросы, связанные с оптимальными условиями применения присадок, их побочным действием и т.д., до конца не выяснены.

Стоит ли применять катализаторы горения?

Плюсы

Проведению исследований и испытаний с целью создания катализатора горения для улучшения топлива с целью получения экономии и уменьшения выброса загрязняющих веществ в отработанных газах.

Минусы

В связи с малоизученностью темы недобросовестные предприниматели используют данную тему для получения сверхприбыли. За последние два года отмечается наибольшее увеличение предложений «катализаторов горения».

Катализаторы горения — Справочник химика 21

    I — теплоотвод 2 — термоэлемент 3 — горячие пластины — катализатор горения 5 — смесительная камера / — СНГ // — воздух /// — горючие газы [c.334]

    С учетом полученных данных сформирован состав, включающий октоген, стабилизатор химической стойкости, катализатор горения, поверхностно-активное вещество, с использованием в качестве связующего по ш- [c.193]

    Разработаны теоретические основы конструирования шпинельных гетерофазных катализаторов горения ВКС. Зависимость температуры появления особых точек повышенной активности шпинелей от состава позволяет подбирать катализатор для узких температурных областей горения ВКС. [c.61]

    Кокс, прокаленный в камерной печи, имеет более упорядоченную структуру меньшее межплоскостное расстояние (0,3470 нм), тогда на прокаленный в подовой печи 0,3472—0,3478 нм. Меньшая окисляемость его объясняется длительным пребыванием в зоне высоких температур и соответственно возгонкой части легколетучих щелочно-земель-ных металлов (катализаторов горения), интенсивной продувкой газами прокаливания, выносящими испарившиеся зольные элементы, и, возможно, экранированием зольных элементов пироуглеродом. Различие показателей качества коксов, прокаленных в камерной и подовой печах, объясняется различием скорости нагрева. Высокая скорость нагрева не [c.158]

    Органозоли металлов широко применяются при гидрировании и восстановлении различных органических соединений, в качестве катализаторов горения жидкого топлива в ракетах, как наполнители пластических масс, клеев, антикоррозионных лаков и красок, в медицине ДЛЯ изготовления лекарственных препаратов и т, д. [c.253]

    Катализаторы горения соединения меди, марганца, железа и других металлов [c.371]

    Применяются три категории присадок, влияющих на процесс горения дизельных топлив присадки, улучшающие цетановое число, катализаторы горения и модификаторы отложений. Напомним, что цетановое число, отражающее воспламеняемость дизельного топлива, является критическим свойством ДТ. Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Повышение цетанового числа способствует более легкому запуску двигателя на холоде, снижает его перебои в процессе прогрева, способ- [c.423]

    Присадки, улучшающие полноту сгорания остаточных топлив, позволяют получить положительный эффект за счет снижения расхода топлива и уменьшения токсичности продуктов сгорания. По принципу действия их разделяют на катализаторы сгорания, ПАВ, окислители. В остаточных топливах наиболее эффективны соединения, улучшающие поверхностное натяжение топлива. Эффективность действия ПАВ и катализаторов горения увеличивается при их сочетании в различных композициях. [c.436]

    Для количественной оценки процесса горения конденсированных систем используют либо скорость перемещения фронта горения, либо маосу топлива, сгорающего в единицу времени с единицы поверхности. В первом случае скорость горения и называют линейной и выражают в м/с, во втором — массовой и выражают в кг/(м -с). Скорость горения является одной из важнейших характеристик горения топлива зависит от давления, начальной температуры топлива, его плотности, энергетических характеристик, природы составных частей топлива и катализаторов горения. [c.271]

    Среди многочисленных катализаторов горения смесевых топлив типа горючее — окислитель высокую эффективность проя вляют соединения железа [101, 110]. В сопоставимых условиях активность этих соединений в отношении систем на основе перхлората аммония (ПХА) примерно одинакова (одного порядка). [c.308]

    Катализаторы горения мазутов [c.356]

    Катализаторы горения. Срединное положение между высокозольными соединениями щелочноземельных металлов и органическими инициаторами горения занимают присадки, содержащие небольшие количества металлосодержащих катализаторов соединений меди, железа, марганца, никеля, кобальта и других металлов. Количество присадки обычно таково, чтобы содержание металла в топливе составляло тысячные доли процента. При использовании катализаторов горения снижается выход оксидов азота. Присадки могут частично выполнять роль каталитических нейтрализаторов. Например, в бензин вводят соединения платины, палладия, рения. [c.371]

    Противодымные присадки, как правило, содержат соединения бария, железа, марганца и других элементов. Они снижают в продуктах сгорания содержание частиц углерода. Так, в условиях модельной камеры сгорания добавление к топливу циклопентадиенилмарганца [176] уменьшает содержание частиц углерода в продуктах сгорания примерно на 50%. Однако указанные соединения, являясь катализаторами горения (окисле- [c.201]

    Исследованы пути получения энергонасыщенных соединений на основе производных 1,2,5-оксадиазола. Оптимизация метода получения 3,5-ди(4-амино-1,2,5-оксадиазол-3-ил)-/Я-1,2,4-триазола (I) позволила поднять выход до 90%. Обменной реакцией Na-соли соединения (I) получен ряд неорганических солей, которые предложены как катализаторы горения смесевых композиций. Нитрование соединения (I) привело к соответствующему динитроаминовому производному. Изучается алкилирование этого соединения. [c.151]

    Для улучшения сгорания могут быть использованы также катализаторы горения, представляюпцие собой главным образом органические соединения металлов — меди, железа, кобальта, хрома, никеля или марганца [74]. [c.314]

    Отработанный и отпаренный катализатор по катализатопроводу подавался через задвижку / в транспортную линию регенератора. Потоком воздуха катализатор транспортировался в виде фазы с низкой концентрацией катализатора в регенератор 5. В транспортную линию регенератора подавалось около половины воздуха, необходимого для сжигания кокса. Остальной воздух поступал в регенератор через воздушные коробы, расположенные на одном уровне с рас-предежгельной решеткой регенератора. При движении воздуха через слой катализатора кислород контактировал с отложениями кокса на внешней и внутренней поверхностях частиц катализатора. Горение кокса в регенераторе происходило при 570-600 °С. Воздух для подачи катализатора в регенератор подавали турбовоздуходувкой 11. При пуске установки воздух нагревали в топке 10. При нормальной эксплуатации установки топка отключалась. [c.114]

    Из асфальтитов получают асфальто-битумные сплавы (сплав АБ), которые используются в качестве основы для покрытий по дереву, металлу, для дорожных покрытий специального назначения [172], в качестве связующих при брикетировании углей [173]. Брикеты обладают достаточной прочностью и хорошими теплотехническими свойствами — в топке горят с малым выделением копоти и сгорают до полного озоления [173]. Потери тепла составляют 1,8—2,7 %, к. п. д. топки 83—85 %. Соединения ванадия и никеля, а также азот-, кислород-и серусодержащие соединения, находящиеся в асфальтитах, являются катализаторами горения. [c.350]

    Предметом органического элементного анализа [62, 63] является качественное и количественное определение элементов, входящих в состав органических соединений без учета их расположения в структуре. В узком смысле под этим понимают определение углерода, водорода и азота. Вещество испаряют и сжигают в токе кислорода, часто наряду с этим можно применять. СиО или другое вещество, содержащее кислород. Катализаторами горения служат С03О4 или платина. Продуктами реакции являются СО2, HjO и N3  [c.383]

    БАЛЛИСТИТЫ, бездымные пороха, состоящие из нитратов целлюлозы (обычно коллоксилина), пластифицированных жидкими нитроэфирами (нитроглицерином, диэтиленгли-кольдинитратом или их смесью). В состав Б. входят также стабилизаторы, напр, централиты, катализаторы горения (соли или оксиды нек-рых металлов), технол. добавки, иапр. вазелин. Б,, используемые в кач-ве тв. ракетного топлива, могут содержать порошксюбразный А1 или Mg. [c.65]

    Внутреннее диффузионное горение. Характер протекания гетерогенного процесса горения (горение газовой смеси на катализаторе, горение углерода) в сильной степени зависит от состояния поверхности. При гладкой, газо-1 епроницаемой поверхности процесс будет [c.76]

    Смесевые П.-гетерог. композиции, состоящие, как правило, из кристаллич. окислителя (обычно НН4С104, 70-80% по массе) и горючего полимерного связуюхцего (обычно синтетич. каучуки и смолы, 10-20%). Кроме того, смесевые П. могут содержать пластификаторы, порошкообразный А1 (10-20%), катализаторы горения, отверждающие добавки и др. Изготовление смесевых П. включает тщательное смешение всех компонентов (связующее находится в вязкотеку- [c.72]

    К катализаторам горения относятся присадки на основе соединений переходных металлов VIII группы (Ni, Сг, Со, Мп, Fe). Предполагают, что они окисляют сажу (углерод) и продукты неполного сгорания по схеме  [c.939]

    Твердые Р.т. (TFT), подразделяемые на баллиститные (прессованные — нитроглицериновые пороха) и смесевые (литые), применяют в виде канальных шашек, горящих по внешней либо внутр. пов-сти зарядов. Смесевые топлива-гетерог. смеси окислителя (как правило, Nh5 IO4, 60-70%), горючего-связующего (разл. каучуки, напр, бутилкаучук, иитрильные, полибутадиены, 10-15%), пластификатора (5-10%), металла (порошки А1, Ве, Mg и нх гидридов, 10-20%), отвердителя (0,5-2,0%) и катализатора горения (0,1-1,0%) = 200 с. Осн. преимущества применения перед ЖРТ отсутствие необходимости предварит, заправки им РД перед стартом и постоянная готовность к нему относит, простота конструкции и эксплуатации двигателя. 342 [c.175]

    Металл вводится в топливо в виде фенолята, соли карбоновой или сульфокарбоно-вой кислоты, комплексного соединения. Предпочтительными являются железо и марганец в связи с их доступностью и ма-лотоксичностью. В качестве катализаторов горения могут быть использованы и беззольные органические соединения, оказывающие влияние на предпламенные процессы горения топлива пероксиды и нитропроизводпые, камфора, лактоны. [c.375]

    Беспламенная панельная горелка (рис. III-17) состоит из подводящего газопровода 1, сопла 2, смесительной камеры , инжектора 4, отверстия для поступления воздуха 5, регулятора подачи воздуха 6, распределительной камеры 7, трубок подачи газовоздушной смеси Н и туннелей 9 для сгорания газа. Отдельные горелки монтируются в блоки по нескольку рядов в зависимости от тепловой нагрузки печи. Достоинство такой форсунки — отсутствие пламени, источником тепла служит излучающая поверхность керамики, которая является катализатором горения. В эксплуатации эти горелки чув-сгвительны к качеству газа как по составу, так и по стабильности подачи, часто выходят из строя, вследствие ЧС1 о не имеют широкого применения. [c.97]

    Суть изменений в поведении сахара состоит в том, что зола табака, содержащая карбонаты щелочных металлов, служит катализатором горения этого вещества. Считается, что главную роль здесь играет карбонат лития ЫдСОд. Сахар сгорает, превращаясь в углекислый газ и воду  [c.300]

    Присадки для очистки камеры сгорания. С увеличением продолжительности эксплуатации двигателя возрастают требования к октановому числу. Этого можно избежать введением в топливо присадок, характеризующихся высокими антинагар-ным и моющим действием. Присадки этого типа должны отличаться высокой термической стабильностью и модифицировать нагар, делая его рыхлым и легко удаляемым. Этим условиям удовлетворяют алкенил-сукцинимиды с молекулярной массой 1000-10 000. Наиболее эффективны композиции алкенилсукцинимидов с полярными агентами, модифицирующими нагар кетонами, формамидами, ацетатами, которые могут быть использованы в качестве растворителя активного компонента присадки. Соединения, модифицирующие нагар, могут применяться и самостоятельно. Сукци-нимиды в присадке могут сочетаться с другими компонентами карбаматами, поли-эфираминами. Эффективность моющего действия может быть усилена добавкой катализаторов горения — соединений, содержащих марганец, щелочноземельные и другие металлы. Сукцинимидные присадки облегчают холодный пуск двигателя. [c.368]

    Антидетонаторы на основе соединений марганца и железа. Наибольший интерес из метагалсодержащих антидетонаторов представляют соединения марганца и железа (табл. 12.115). Эти соединения весьма эффективны, сравнительно нетоксичны и в рекомендуемых концентрациях не оказывают отрицательного влияния на топливо и конструкционные материалы. Соединения марганца обладают таюке высогсими анти-дымными и хорошими антистатическими свойствами. Железосодержащие присадки в оптимальной концентрации являются катализаторами горения и повышают срок службы каталитических нейгрализаторов отработавших газов. Однако наряду с достоинствами, они имеют существенные недостатки, которые будут рассмотрены ниже. [c.930]

    Моющие и антинагарные присадки к дизельным топливам. При сгорании дизельных топлив наибольший вред наносят отложения на форсунках, которые образуются в достаточно жестких условиях, поэтому к термостабильности моющих присадок предъявляются повышенные требования. Присадки этого типа должны обладать хорошей моющей, диспергирующей и солюбилизирующей способностьями. Кроме того, они должны модифицировать нагар и способствовать его выгоранию. Таким образом, антинагарные присадки (их композиции) включают в себя моюще-диспергирующие компоненты, модификаторы нагара и катализаторы горения. Присадки представляют собой растворы солей меди, марганца и других металлов с карбоновыми кислотами в ароматических растворителях. Соли металлов действуют как катализаторы выгорания нагара. Особенно эффективно их использование в композиции с эффективными диспергирующими добавками. При этом нагар не просто вы- [c.368]

    Экспериментальные данные, полученные с помощью дериватографического анализа, указывают на влияние аталитических добавок (Ре, РегОз, ферроцен) на пр оцессы йзаимодействия продуктов разложения компонентов при температуре ниже температуры поверхности при горении. Определенный интерес представляют наблюдения за изменением структуры горящей поверхности при введении в состав смеси катализаторов горения. На всех смесях с добавкой. катализатора отмечается появление на поверхности горения отдельных ярко светящихся очагов размером 100—200 мкм (рис. У.29). Поскольку число очагов значительно меньше среднего вероятного числа частиц катализатора на поверхности горения, возникает предположение о возможной агломерации частиц катализатора на поверхности горения. [c.309]

    Проследить, как зависит размер агломератов от скорости горения, не меняя других параметров топлива, весьма трудно. Как правило, это неминуемо связано с изменением давления, состава или дисперсности компонентов топлива. Следует отметить, что введение в состав топлива (ПХА + ППФ + 7% А1) катализатора горения 1 % РегОз пp ивoдит к увеличению скорости горения и уменьшению среднеобъемного размера частиц алюминия в пламе-йи (Л=500 мкм) в 2,3 pasa с 24 до 10,4 мкм (Я=2,0 МПа). [c.314]

    Катализаторы горения. Катализаторами горения являются присадки на основе легкоионизирующихся соединений щелочных, щелочноземельных, редкоземельных и переходных металлов. Катионы этих элементов сорбируются на поверхности частичек сажи и окисляют их, способствуя быстрому выгоранию. [c.375]

    Термостойкие ПАВ в сочетании с катализаторами горения и модификаторами нагара Топливораство-римые соединения бария, железа и других металлов Топливорастворимые соединения железа, меди, церия и других металлов ПАВ с добавками малых количеств беззоль-ных промоторов горения нитратов, пероксидов Композиции на основе топливорастворимых соединений металлов [c.12]

    Антикокс — композиция катализатора горения (медная соль органической кислоты), термостабильного диспергирующего компонента, модификатора нагара (кислородсодержащее соединение) и иысоко-ароматизированного растворителя. Опытные партии присадки вырабатываются фирмой ПРИС. [c.85]

---

Катализатор горения дизельного топлива ИОН-Д

Описание

      Катализатор горения «ИОН-Д» — это многофункциональная присадка в дизтопливо, которая комплексно улучшает работу дизельного двигателя. «ИОН-Д» улучшает воспламеняемость топлива, качество распыла и смесеобразования. Увеличивается полнота и скорость сгорания. Максимальное выделение энергии происходит при наиболее выгодном положении коленчатого вала. Уменьшается нагрев двигателя и тепловые потери с выхлопными газами, а полезная теплоотдача топлива возрастает. Увеличивается мощность, улучшается динамика автомобиля, при неизменных режимах движения расход дизельного топлива снижается на 10-15 %. Заметно уменьшаются вибрации и шум двигателя. Понижается дымность и токсичность выхлопных газов.

    «ИОН-Д» усиливает моющие свойства топлива, связывает воду. Постепенно очищается топливная система. Отмывается нагар на форсунках, в камере сгорания, восстанавливается подвижность закоксованных поршневых колец в канавках поршня.

     Катализатор горения предохраняет от коррозии, налипания отложений, уменьшает трение в узлах. Уменьшается износ ЦПГ, плунжерных пар топливных насосов и т.п.

Облегчается запуск двигателя зимой. Уменьшается температура помутнения дизтоплива на 3-5 °С.

Механизм действия катализатора горения ИОН-Д

    Катализатор горения дизельного топлива «ИОН-Д» – это многокомпонентный состав химических веществ, который оказывает влияние на структуру топлива и непосредственно на процесс горения. «ИОН-Д» представляет собой особое сочетание положительных и отрицательных ионов, электростатические поля которых, оказывают структурирующее (упорядочивающее) воздействие на молекулы вещества среды (топлива), в котором он находится. Углеводороды топлива приобретают в его присутствии заданную ориентацию в объеме. Тяжелые углеводороды, которые присутствуют в топливе в виде сгустков и отложений, система катализатора переводит в упорядоченное состояние. Происходит их растворение и равномерное распределение по всему объему (постепенно очищаются емкости и трубопроводы). У такого структурированного топлива уменьшается реологическая вязкость. Это обеспечивает более мелкий распыл и  высококачественное перемешивание топлива с воздухом. Катализатор горения  также воздействует непосредственно на реакции окисления (горения) углеводородов замедляя процесс горения на начальной стадии, а затем многократно его ускоряя. Увеличивается количество энергии топлива, выделяемой при наиболее выгодном положении коленчатого вала. Уменьшаются потери тепла идущего на нагрев двигателя и тепла уходящего с выхлопными газами. Повышается доля энергии топлива, идущей на выполнение полезной работы.

Применение:
    Расчетное количество «ИОН-Д» (см. норму расхода) заливается в емкость, в которую затем закачивается топливо. Во время заполнения емкости происходит полная модификация топлива. Допустимо модифицировать топливо, которое уже находится в резервуаре. В этом случае, после добавления катализатора, необходимо некоторое время для полной модификации, которое зависит от объема топлива и возможности его перемешивания и может составлять от десятков секунд до нескольких часов.

    При заправке автомобиля на автозаправочной станции, рекомендуется сначала залить катализатор в горловину пистолета, затем направить пистолет в бак и заправить топливо.

Норма расхода:
0,05 мл на 1 л дизтоплива
(1,0 мл на 20 л дизтоплива)

Количество в упаковке:
35 мл
1 л

Катализатор Горения Топлива Ормекс

Описание

 

Применение Катализатора горения топлива (САТ) Ормекс обеспечивает

 — Уменьшение расхода топлива — до 25 %

— Повышение мощности двигателя на 15 %

— Увеличение длительности безотказной работы топливной аппаратуры (форсунок, ТНВД, жиклеров, насосов и т.д.)

— Обеспечивает  полное сжигание топлива в камере сгорания

— Очищает  камеру сгорания, клапана и свечи

— Снижение износа цилиндра поршневой группы — в 1,5 и более раз

— Улучшение пуска двигателя в условиях низких температур

— Экономия средств за счет перехода с АИ 95 АИ 98 на АИ-92

— Уменьшить содержание СО в выбросах на 80%

— Снижение детонационного явления при применении топлива с низким уровнем эксплуатационных свойств или случайным попаданием воды в топливо

— Очищается платинородиевое покрытие от каталитических ядов катализаторов дожига в системе выпуска отработавших газов

— Полнота сгорания топлива позволяет снизить чувствительность двигателя к качеству топлива

Один флакон Катализатора горения топлива. ОРМЕКС объемом 250 мл рассчитан на 500 л. топлива.

Расчет берется из соотношения 5 мл на 10 литров топлива

Инструкция по применению

интенсивно встряхнуть и перемешать содержимое флакона

залить требуемое количество Катализатор горения топлива. перед началом заправки топлива в бак (при необходимости, воспользуйтесь медицинским шприцом)

для получения максимального эффекта или при первоначальном применении Катализатор горения топлива., рекомендуется использовать ОЧИСТКУ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ серии МКС ОРМЕКС.

Катализатор Горения Топлива (САТ) «Ормекс»  Это использование биокатализаторов для активации горения углеводородов и ослабления химической связи и разрушения бензольного кольца. Катализатор Горения Топлива (САТ) «Ормекс» не оказывает, какого либо воздействия на само топливо как таковое. При лабораторных исследованиях изменения в физико-химическом составе топлива весьма и весьма незначительные, именно поэтому наш продукт НЕ позиционируется как присадка.

Катализатор Горения Топлива (САТ) «Ормекс» Способен преобразовать углеводородное топливо в более качественный продукт, переводя горючие материалы в новый класс по выбросам вредных веществ, соответствующий нормам выбросов ЕВРО-2, ЕВРО-3, ЕВРО-4. Использование топлива с Катализатором (САТ) ОРМЕКС позволяет гарантировать не только высокую экологичность отработанных газов, но и надежную защиту двигателя от вредных воздействий серы, ароматических углеводородов и воды — элементов непременно находящихся в каждом топливе.

Катализатор Горения Топлива (САТ) «Ормекс» Исключает вредное воздействие серы в камере сгорания, расщепляет и сжигает ароматические углеводороды до 70%, вода становится активным участником процессов горения.Все это оказывает, бесспорное, положительное влияние на динамику, экономичность и экологичность автомобиля. Эффект достигается за счет наиболее полного сгорания топливной смеси и выравнивания скорости горения у стенки со скоростью горения по объему, что дает значительное снижение детонационного эффекта. Топливная аппаратура и цилиндра поршневая группа двигателя работают исправно и надежно, ресурс работы увеличивается минимум в 2 раза. Отсутствуют нагар в камере сгорания и на клапанах, нет необходимости производить дополнительные очистки и раскоксовки, стенки камеры сгорания, поршни, кольца, клапана, свечи накаливания, форсунки — всегда находятся в состоянии как у нового автомобиля. Качество топлива отвечает требованию конкретного двигателя к октановому числу.Предлагаемый нами продукт Катализатор Горения Топлива ОРМЕКС рекомендован к постоянному применению на всех двигателях внутреннего сгорания

Используя Катализатор Горения Топлива ОРМЕКС – Вы не тратите, Вы экономите.

 

 НАГЛЯДНО О ПРИНЦИПЕ ДЕЙСТВИЯ

Присутствие некоторых органических соединений (катализаторы горения) способствует возникновению сил свободного перехода, ослаблению межмолекулярных связей и упрощению пространственной структуры углеводородов. Топливо приобретает более однородное состояние, с равномерным пространственным расположением углеводородов во всем занимаемом объеме.

В результате возрастает способность углеводородов к более полному окислению (сгоранию), и реакция протекает в условиях, близких к идеальным

ОКИСЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

 

 

Медь позволит в 5 раз увеличить скорость горения топлива

Коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» провел комплексную оценку влияния нано- и микродобавок алюминия, бора, цинка, никеля, меди и молибдена на скорость горения твердого топлива, содержащего алюминиевые порошки. Эксперимент показал, что наиболее эффективными добавками являются наночастицы меди. Статья о разработке опубликована в журнале Propellants, Explosives, Pyrotechnics.

Сжигание твердого топлива с последующим созданием реактивной тяги подразумевает наличие в его составе следующих основных компонентов: горючего, окислителя и катализатора. В результате действия последнего скорость реакции увеличивается, создается выброс газа, формируется реактивная струя.

На сегодняшний день в качестве горючего материала в твердом ракетном топливе используются так называемые циклические нитрамины. Однако эти вещества довольно устойчивы к действию существующих катализаторов (оксидов и производных стеариновой кислоты), что накладывает ограничение на скорость горения топлива и, как следствие, на скорость движения объекта. Поиск новых катализаторов горения различных видов реактивного топлива является ключевой задачей.

Научная группа НИТУ «МИСиС» предложила альтернативный вариант компонентного состава твердого топлива: в качестве горючего был использован порошок алюминия, катализатора ­- нано- и микродобавки алюминия, бора, цинка, никеля, меди, молибдена и их оксидов.

Каждая из добавок показала различную степень каталитической активности: так, например, бор увеличил скорость горения алюминизированного топлива на 10%, цинк — от 130% до 260% (в зависимости от давления в камере сгорания), а медь — на 500%, то есть, в пять раз.

«Медь является традиционным катализатором, — комментирует главный автор разработки, профессор НИТУ „МИСиС“ Александр Громов. — Она проявляет особую активность и в процессах горения. Однако до настоящего времени не было понятно, как нанопорошок меди влияет на процесс горения реактивного топлива».

В продолжение исследования научная группа планирует изучать физико-механические свойства составов, показавших наибольшую эффективность (Al + n-Zn, Al + n-Cu) для последующего изготовления опытных образцов.

Ученые разработали катализаторы для сжигания низкосортного топлива и отходов — Газета.Ru

Российские химики показали, что для создания катализаторов для эффективного сжигания низкосортного топлива (бурый уголь, торф и т. п.) и утилизации отходов пищевых и промышленных производств нет необходимости использовать дорогие металлы, например, платину или палладий: с этой задачей эффективно справляются композиты на основе оксидов железа и алюминия. Работа проходит в рамках проекта, поддержанного грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, а ее результаты опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.

Каталитическое сжигание топлива в кипящем слое катализатора позволяет эффективнее использовать традиционные виды топлива (уголь, торф), обеспечивая высокую производительность и экологичность процесса. Также можно утилизировать разные виды промышленных отходов, используя их как топливо. Чаще всего применяются вещества на основе платины и палладия, однако их использование довольно дорого. Наиболее перспективными катализаторами для этого процесса считаются дешевые соединения на основе оксидов железа и алюминия и их модификация оксидом меди.

Сотрудники Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН (Новосибирск) исследуют природу каталитического действия таких веществ и изучают механизмы протекающих на их поверхности реакций, чтобы в дальнейшем целенаправленно получать соединения с максимальной активностью. Для улучшения свойств катализаторов авторы используют промоторы –- специальные добавки, которые повышают такие характеристики как, например, активность или устойчивость к повышенным температурам. Однако в некоторых случаях промотирование катализаторов приводит к изменению их свойств: процессов восстановления и фазовых переходов -– смены фаз вещества под действием внешних условий.

«Мы исследовали процессы восстановления у ряда катализаторов на основе оксидов железа и алюминия, а также их модификации оксидом меди. Исследование проведено в режиме in situ –- то есть когда катализатор непосредственно помещался в восстановительную атмосферу, в нашем случае –- в поток угарного газа. Мы изучали его физико-химические параметры с помощью различных методов в температурном диапазоне от 20 до 700°С. Теперь мы понимаем, при каких температурах происходит активация и дезактивация катализатора, а также какие фазы в составе композитного соединения влияют на его активность и стабильность», – рассказал один из авторов статьи Андрей Сараев, руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института катализа.

«В дальнейшем наша группа планирует исследовать эти же системы в условиях окислительно-восстановительной среды в присутствии паров воды. Эти условия максимально близки к протеканию реальных промышленных процессов», –- заключил Сараев.

О катализаторе горения — Официальный сайт компании ООО ИннТехТрейд

Катализаторы горения отдельный класс присадок

Катализаторы горения топлива –  это вещества, изменяющие процесс горения (окисления) топлив, которые могут быть отнесены к отдельному, самостоятельному классу присадок, изменяющих скорость и механизм горения топлив. Введение их в исходные топлива позволяет получить новые топлива с улучшенными свойствами.

Так как топливо в камере сгорания ДВС любого транспортного средства сгорает не полностью, для этого и придумали катализаторы горения. Использовались они вначале в авиации и космической авиации, начиная ещё с середины 70-х годов.

На протяжении более 30 лет, различные версии катализаторов были использованы в крупных коммерческих и государственных программах СССР. Миллионы и миллионы километров и часов работы доказали эффективность продукции в многочисленных категориях.

Катализаторы горения топлива предназначены для снижения энергии активации реакций окисления, происходящих в камере сгорания ДВС. Следствием снижения энергии активации является возможность проведения процесса окисления горючего и обеспечение полноты его сгорания при более низких температурах. Понижение температуры в камере сгорания приводит к уменьшению максимального давления в ней и, следовательно, к снижению жесткости работы двигателя, а также к уменьшению выбросов вредных веществ с отработавшими газами.

Известно, чем выше температура воспламенения горючего, тем меньше скорость его горения, катализаторы горения увеличивают скорость горения таких топлив. При прочих равных условиях ускоряющее действие катализатора будет тем больше, чем медленнее протекает некатализируемый процесс горения.

Следовательно, наибольшее действие катализаторы будут оказывать на горение высококипящих углеводородов топлива (процесс догорания топлив) и дизельных топливах, мазутах, горючая смесь которых в камере сгорания гетерогенна (состоит из паров и мелких капель топлива, а также частиц сажи), а также бензина и газа.

Каталитическое сгорание — обзор

16.3 Акустический резонанс и каталитическое сгорание

Проблема бедных, хорошо перемешанных газовых турбин с низким содержанием NO _x заключается в акустическом резонансе. Это обусловлено связью между тепловыделением в относительно тонкой реакции с характерной химической постоянной времени с акустической постоянной времени, так что акустическая волна усиливается при каждом прохождении через зону реакции, что приводит к разрушительным колебаниям давления. Это явление было рассмотрено в главе 13 и не будет подробно обсуждаться в этой главе.Однако во многих практических случаях, включая большинство рассмотренных здесь конструкций, критическое отношение эквивалентности для начала резонанса было при более высокой температуре первичной зоны, чем при работе в камере сгорания с низким содержанием NO _x на любой текущей или будущей действующей турбине. температура на входе не ниже 1950 К. Однако, если первичная зона работает с недостаточным воздушным потоком, так что ее коэффициент эквивалентности находится в критическом диапазоне для акустического резонанса, даже если общий коэффициент эквивалентности не соответствует, то не только NO _x будет слишком большим, но могут возникнуть проблемы с акустическим резонансом.

Колебания акустического давления — обычная проблема сгорания в газовых турбинах с низким уровнем NO _x , и многим производителям газовых турбин с низким уровнем NO _x пришлось изменить геометрию камеры сгорания и разделение воздушного потока, чтобы выйти из области акустического резонанса. Однако акустический резонанс не является проблемой, которая неизбежно возникает в камерах сгорания с низким содержанием NO _x , поскольку некоторые производители разработали камеры сгорания с низким содержанием NO _x без акустических проблем (McLeroy et al ., 1995; Огата и др. , 1999; Baker et al., , 2000; То и др. , 2001; Austrem и др. , 2002; Saitou et al ., 2005). Многие газотурбинные камеры сгорания со сверхнизкими выбросами NO _x должны были решить проблему акустической нестабильности, и это обычно связано с изменением конструкции стабилизатора пламени, так что постоянная времени горения или смешения изменяется. Альтернативой является изменение длины или объема камеры сгорания или водоотводящей камеры для изменения акустической постоянной, а это обычно слишком дорого.Некоторыми примерами успешных конструктивных изменений, устраняющих акустический резонанс, являются удлинение выходного горловины (Prade et al ., 2002) на большой осевой завихрителе горелки с низким содержанием NO _x , изменяющее площадь трубки предварительного смешивания на части по ее длине ( Steele, 1999), ступенчатая подача топлива в смеситель для предварительного смешивания (Myers et al ., 2003; Kokanovic et al ., 2006) и ступенчатая подача воздуха в канал предварительного смешивания (Scarinci et al ., 2004). Многие производители также используют пилотное топливо, которое помогает лучше стабилизировать предварительно перемешанное пламя; доля пилотного топлива в таком случае является важным управляющим параметром для выхода из акустического резонанса или для увеличения предела стабильности пламени (Kowkabi et al ., 1997; Алкаби, 1998; Фарбер и др. , 2009; Леви и др. , 2010). К сожалению, использование пилотов диффузионного типа обычно увеличивает выбросы NO _x .

16.3.1 Каталитическое сгорание

Каталитическое сгорание здесь подробно рассматриваться не будет, поскольку нет промышленных газовых турбин, использующих каталитическое сгорание. Это главным образом связано с тем, что, несмотря на огромный объем выполненных работ, не было продемонстрировано более высоких характеристик NO _x , чем можно достичь при сжигании бедной смеси с хорошим перемешиванием.Для достижения <3 частей на миллион NO _x каталитическая камера сгорания должна иметь перед топливно-воздушным смесителем, который не уступает смесителю, используемому при сжигании бедной смеси с хорошей смесью; он также должен иметь температуру воздуха выше примерно 700 К, поскольку катализатор неактивен при более низких температурах. Если температура на выходе компрессора ниже этой, то требуется предварительная горелка, и образующийся при этом NO _x может поставить под угрозу общий NO _x (Dalla Betta et al ., 1996). Снижение мощности даже более проблематично, чем при сжигании обедненной смеси с предварительным смешиванием, если не прибегать к использованию пилотного горения на малых мощностях.Есть некоторые преимущества в использовании предварительно смешанной каталитической пилотной камеры сгорания в сочетании с предварительно перемешанной основной камерой сгорания (Fujii и др. ., 1996), но аналогичные результаты могут быть получены с предварительно смешанной пилотной камерой сгорания со стабилизированным пламенем перед основной камерой сгорания с предварительно перемешанной смесью, известной как поэтапный подход на обедненной / обедненной топливной смеси. Подробное обсуждение этого подхода выходит за рамки данной главы; однако, поскольку в камерах сгорания с обедненной предварительной смесью в настоящее время достигается уровень NO _x в диапазоне 3–4 частей на миллион (Benoit et al ., 2010; Zito et al. ., 2010), и все демонстрации содержания NO _x <3 ppm при использовании каталитического сжигания относятся к температурам на входе в турбину <1750 K, маловероятно, что каталитическое сжигание окажет большое влияние на будущие газовые турбины.

Что такое каталитическое сгорание и почему его производят только топливные катализаторы

Каталитическое сгорание — это то, что отделяет топливные катализаторы от топливных добавок и средств очистки, а также от каталитических преобразователей

Для понимания катаболического горения необходимо поверхностное понимание топливных катализаторов, каталитических нейтрализаторов и катализаторов из благородных металлов.Хотя в глубине, концепции относительно просты для понимания. Каталитическое горение является продуктом топливного катализатора. Активными агентами в топливных катализаторах являются катализаторы из благородных металлов.

Что такое топливные катализаторы

Топливные катализаторы, каталитические нейтрализаторы, присадки к топливу и средства для обработки топлива обычно представляют собой мешанину из механических и химических средств повышения экономии топлива / средств снижения выбросов в сознании даже умеренных энтузиастов двигателей, работающих на ископаемом топливе. И разница между топливным катализатором, каталитическим нейтрализатором и добавками / обработками неясна по уважительной причине.

Основная причина, по которой разница между двумя механическими устройствами — топливными катализаторами и каталитическими нейтрализаторами — неясна, заключается в том, что оба являются катализаторами и . И хотя обе они снижают выбросы до степени, с которой другие технологии еще не могли сравниться, только одна увеличивает экономию топлива, иначе говоря, «топливный» пробег.

Причина, по которой топливные присадки и пропитки смешиваются в котле неразберихи, состоит в том, что маркетологи намереваются создать путаницу. Таким образом, чтобы заставить людей поверить в то, что топливные добавки и обработки улучшают эффективность двигателя так же, как топливные катализаторы и каталитические преобразователи, маркетологи продвигают добавки и обработки как «добавки к топливным катализаторам» и «катализаторы обработки топлива».”

В чем разница между топливными катализаторами, каталитическими преобразователями и топливными добавками и средствами обработки?

Топливный катализатор, каталитический нейтрализатор, каталитическое сгорание, добавка к топливному катализатору… хотя кажется, что они настолько похожи, что можно догадаться, они являются синонимами, но все они совершенно разные. Разницу легко увидеть, убрав слово «катализатор ». Катализатор — это связующее звено между этими очень разными фразами.

Понять разницу между фразами так же просто, как понять, что такое катализатор, а что нет, как катализаторы действуют и какую роль катализаторы играют в топливных катализаторах, каталитических нейтрализаторах, добавках и средствах обработки.

Что такое катализаторы

Проще говоря, катализатор — это то, что вызывает изменение химических соединений. Катализаторы — это очень специфический тип действующих агентов, которые вызывают химические изменения в реагентах. Они не только являются катализаторами изменений, но и отличаются тем, что не меняются сами по себе. Катализатор может вызывать изменение химических соединений без разложения, разложения, окисления, горения или разрушения.

Но способность инициировать изменение без изменения самих себя — это еще не все, что делает катализаторы уникальными в мире актантов.Йо Цао из Стэнфорда объясняет важность катализаторов для повышения каталитической активности за счет снижения энергетических барьеров активации:

«Катализаторы увеличивают скорость реакции за счет снижения энергетического барьера активации химических реакций. Катализаторы, используемые при низкотемпературном горении, обычно состоят из монолитной сотовой подложки для обеспечения механической устойчивости, слоя промывочного покрытия для увеличения площади поверхности и активной фазы, на которой происходят реакции горения ».

«Активная фаза, состоящая из оксидов металлов и / или металлов платиновой группы, предназначена для достижения оптимальной каталитической активности.Например, для реактивного и дизельного топлива используется комбинация драгоценных металлов, включая палладий, родий и платину ».

Но для понимания роли каталитического сгорания применительно к топливным катализаторам, каталитическим конвертерам, добавкам и обработке достаточно определить катализаторы как активирующие агенты, которые не изменяются в результате изменения.

Как катализаторы относятся к топливным катализаторам и каталитическим конвертерам

Катализаторы — благородные металлы — активные вещества в топливных катализаторах и каталитических нейтрализаторах.Благородные металлы в цилиндре топливного катализатора способствуют большей экономии топлива и сокращают выбросы. Катализаторы в каталитическом нейтрализаторе также сокращают выбросы.

Почти никакие добавки и добавки к топливу не содержат катализаторов, как и сами добавки и добавки не являются катализаторами. Обработка топлива / присадки, почти все, являются растворителями. Поскольку растворители являются активными агентами в обработках и добавках, и поскольку растворители сгорают по мере сгорания топлива, в котором они смешаны, понятие добавки к топливному катализатору является неправильным.

Назначение катализаторов в каталитическом нейтрализаторе

Каталитические нейтрализаторы — это механизмы дожигания, которые снижают выбросы парниковых газов и других токсинов в атмосферу. Благородные металлы в каталитическом нейтрализаторе предназначены для сжигания топлива, выходящего из цилиндров двигателя, без возгорания.

Когда топливо выходит из камеры сгорания двигателя без зажигания, происходит неполное сгорание. Все двигатели позволяют некоторому проценту топлива, поступающего в поршневые цилиндры, выходить из выхлопных газов без возгорания.«Чистый ожог» — идеальная теоретическая концепция. Чистого ожога на самом деле никогда не бывает. Если бы топливо сгорало полностью, выбросы были бы нулевыми.

Как благородные металлы в каталитическом нейтрализаторе сжигают несгоревшее топливо

Каталитический нейтрализатор находится в симбиозе с выхлопом. Когда выхлопные газы попадают в каталитический нейтрализатор благородные металлы, они перегреваются. Горячие благородные металлы — катализаторы — начинают сжигать топливо, которое проходит через выпускной коллектор в несгоревшем виде.

Как поясняет BASF, ведущий производитель каталитических нейтрализаторов:

«Как правило, катализатор позволяет химическому превращению в желаемые продукты происходить быстрее и при более низких температурах. По этой причине, помимо борьбы с загрязнением, промышленные катализаторы находят применение в широкой сфере, будь то переработка нефти для производства транспортного топлива или производство химикатов, включая полимеры и фармацевтические препараты. В идеале сам катализатор химически не расходуется во время этого процесса.

Каталитические нейтрализаторы автомобильных выхлопов состоят из специальных комбинаций драгоценных металлов, таких как платина, палладий и родий, диспергированных на носителях с большой площадью поверхности, которые, в свою очередь, наносятся на стены керамических или металлических монолитных структур. В современном трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе несгоревшие остатки топлива окисляются кислородом с образованием диоксида углерода и воды, оксиды азота превращаются в повсеместно распространенный азот, а токсичный оксид углерода окисляется кислородом до диоксида углерода.”

Каталитический нейтрализатор — это простая концепция, в которой используются дорогие компоненты для получения замечательных результатов в отношении выбросов. Но экономия топлива не является одним из преимуществ каталитических нейтрализаторов.

Как благородные металлы в топливном катализаторе способствуют большей экономии топлива и снижению выбросов

Топливный катализатор также представляет собой простую концепцию, в которой драгоценные металлы используются для химического изменения, которое приводит к увеличению расхода топлива и снижению выбросов.Но наука о топливном катализаторе немного сложнее, чем о каталитическом нейтрализаторе.

Топливный катализатор изменяет состав ископаемого топлива — дизельного топлива, нефти, природного газа и т. Д. — на смесь, которая насыщается кислородом с большей скоростью.

Все ископаемые виды топлива, даже после высокотехнологичного процесса очистки, представляют собой гетерогенные смеси с карманами и скоплениями топлива. Тот факт, что ископаемое топливо — все виды топлива в этом отношении, включая и особенно биотопливо — не являются однородными, однородными смесями, означает, что они насыщают кислородом в меньшей степени, чем это необходимо.

Топливные катализаторы повышают однородность ископаемого топлива.

Как топливные катализаторы увеличивают потенциал оксигенации ископаемых видов топлива

Сжигание топлива — это химическая реакция, для которой требуется кислород. Площадь поверхности увеличивает насыщение кислородом молекул топлива. Чем больше площадь поверхности молекулы топлива подвергается воздействию, тем больше вероятность того, что молекула топлива присоединится к молекуле кислорода.

Карманы и скопления молекул топлива — это минимум площади поверхности.В частности, молекулы внутри топливного кластера очень мало подвержены воздействию кислорода. Молекулы топлива, не содержащие кислорода, покидают двигатель через выхлоп, не сгорая.

Несгоревшие молекулы топлива являются одновременно токсичными выбросами и потерей энергии.

Топливные катализаторы усиливают оксигенацию за счет деполяризации

Молекулы всех ископаемых топлив группируются вместе в результате поляризации. Заряды, присущие молекулам топлива, равны притяжению друг к другу.Заряды молекул — это толчок топливных кластеров; отсюда плохое экспонирование площади поверхности молекул в кластере.

Катализ, вызванный благородными металлами в топливном катализаторе, представляет собой деполяризацию молекул топлива. Без связывания заряда молекулы топлива расходятся. По мере того, как молекулы в кластере расходятся, площадь поверхности каждой становится больше, что означает повышенный потенциал оксигенации.

И, по крайней мере, в отношении топливного катализатора перед сгоранием, деполяризация молекул топлива является первым шагом в каталитическом сгорании.

Роль катализаторов в добавках и средствах обработки

Катализаторы не играют роли в добавках и обработках. Они не содержат катализаторов, а добавки и средства обработки не действуют как катализаторы. Опять же, большинство присадок и обработок представляют собой растворители, которые воспламеняются и уносятся из выхлопной трубы в виде выбросов.

Ни в коем случае нельзя путать присадки и средства обработки с топливными катализаторами или рассматривать как что-то, что может заменить каталитический нейтрализатор.Добавки есть добавки. Присадки никоим образом не изменяют топливо на молекулярном уровне и не снижают выбросы.

И, наконец, что такое каталитическое сгорание?

Каталитическое сгорание является результатом каталитического горения топлива в сочетании с искровым или компрессионным сгоранием. Каталитическое горение — это использование катализаторов из драгоценных металлов для повышения потенциала выработки энергии топливом и сгорания этого топлива.

На химическом факультете Университета Пердью дается эффективное объяснение каталитического горения.«Установки каталитического сгорания используются на таких устройствах, как автомобили и дровяные печи. Когда топливо в этих устройствах сгорает, есть вероятность, что сгорание будет неполным. Такие установки для сжигания завершают окисление этих видов топлива и, как следствие, производят больше тепла и меньше загрязняющих веществ ».

Для каталитического сгорания требуется предварительный топливный катализатор. Кроме того, активирующие агенты топливного катализатора должны оставаться неповрежденными как во время, так и после катализа.По этой причине топливные катализаторы — единственные продукты — механические или химические — которые вызывают каталитическое горение.

Обзор каталитического горения

Одним из наиболее важных применений катализаторов металлов платиновой группы является каталитическое горение, улучшенный, беспламенный процесс горения. Поскольку традиционное пламенное сгорание или окисление происходит только в определенных соотношениях воздух: топливо и часто приводит к образованию загрязняющих веществ, их трудно контролировать, и они могут быть неполными. Использование гетерогенного катализатора позволяет лучше контролировать окисление в широком диапазоне соотношений воздух: топливо и при этом образуется меньше загрязняющих веществ.В процессе работы смесь топлива и воздуха проходит над катализатором при температуре, которая достаточно высока для полного окисления. При правильной технологии катализатора эта температура значительно ниже, чем требуется, когда катализатор отсутствует. Реакция, происходящая на поверхности катализатора, высвобождает как энергию, так и продукты сгорания. Для углеводородного топлива последние — это диоксид углерода и вода, которые могут выбрасываться в атмосферу.

Каталитическое горение используется во многих областях.Основные причины сгорания могут заключаться либо в высвобождении энергии в каталитических нагревателях, каталитических котлах и каталитических газотурбинных двигателях, либо в удалении или ограничении образования загрязнения за счет использования катализаторов выхлопных газов автомобилей или промышленных каталитических очистных установок. . Наиболее полезный и читаемый обзор всей области каталитического горения, сделанный профессором Д. Л. Триммом из Университета Нового Южного Уэльса, недавно был опубликован в журнале Applied Catalysis, 1983, 7, (3), 249–282.

В этом обзоре рассматриваются некоторые из менее известных применений каталитического сгорания в установках с низкой и высокой производительностью. Для многих применений один или несколько металлов платиновой группы образуют предпочтительный катализатор.

Для газовых турбин требуется поток горячего газа в качестве источника энергии, и это может быть обеспечено каталитическим сжиганием. Обзор подробно освещает опубликованные работы в этой области, дает информацию об использованных каталитических системах. Основные продемонстрированные преимущества каталитического горения заключаются в уменьшении количества оксидов азота, образующихся при горении при температурах ниже 1650 ° C, и способности каталитического горения происходить с более бедным соотношением воздух: топливо, чем требуется для пламенного горения.

Рассмотрены различные системы покрытий, которые используются для обеспечения большой площади поверхности, на которой может быть нанесен каталитический металл; Сюда входят излюбленные монолитные или сотовые опоры. Обзор, который также охватывает кинетику каталитического горения, рассмотрение систем с низкой и высокой пропускной способностью, гетерогенно-гомогенное горение и использование альтернативных видов топлива, включает 133 ссылки.

Каталитическое сгорание

Каталитическое сгорание

И Цао

11 ноября 2015 г.

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2015 г.

Введение

Фиг.1: Катализатор, нанесенный на подложку. (Источник: Y. Cao — по Thevenin et al. [1])

Выбросы вызывают растущую озабоченность в глобус. Каталитическое горение, работающее при низкой температуре, обычно ниже 1400 ° C, является многообещающим способом снижения выбросов NO _x , углерода выбросы монооксидов и углеводородов. [1] Это оказалось более экологичная альтернатива традиционному сжиганию для выработки электроэнергии. [1] Низкотемпературное воспламенение топливовоздушной смеси достигается за счет помощь металлических катализаторов, которые должны иметь активность в течение эксплуатации и быть в состоянии противостоять тепловому удару во время горения процесс.[1]

Дизайн катализатора

Катализаторы увеличивают скорость реакции за счет снижения активационный энергетический барьер химических реакций. Катализаторы, используемые в низком температура горения обычно состоит из монолитных сот подложка для механической устойчивости, слой Washcoat для улучшения поверхности область и активная фаза, на которой происходят реакции горения, как показано на рис. 1. [1]

Фиг.2: Механизм удержания пламени. (Источник: Y. Cao — по Smith et al. [2])

Обычными материалами для покрытия Washcoat являются оксид алюминия, гексаалюминаты. и перовскиты, которые не только обеспечивают высокую площадь поверхности для дисперсия материалов активной фазы, но также имеет тепловое расширение коэффициенты аналогичны подложке, чтобы избежать трещин. [1] Активный фаза, состоящая из оксидов металлов и / или металлов платиновой группы, предназначена для достичь оптимальной каталитической активности.Например, для реактивного и дизельного топливо, сочетание драгоценных металлов, включая палладий, родий и платина используется. [1]

Система сгорания

Для турбин с температурами на входе ниже установленных каталитических материалов, простая каталитическая камера сгорания имеет предварительный смеситель участок, через который воздух и топливо попадают в каталитическую реактор. Есть два механизма, как показано на рис. 2 и 3, чтобы выдержать газофазное горение: удержание пламени за счет обратного смешения горячих продуктов и самовоспламенение, вызванное катализатором.[2] Очень важно поддерживать температура внутри реактора ниже максимальной допустимой для катализаторы. Такие факторы, как массоперенос реагентов на катализатор, скорость химической реакции на поверхности катализатора и образование каналов внутри реактор может ограничивать степень реакции. [2] Когда пламя температура высокая, используется двухступенчатое каталитическое сгорание, т.к. Пример показан на рис. 4. [2] Выходящий поток обогащенного топливом катализатора в этом случае смешивается с охлаждающим воздухом перед сжиганием, чтобы обеспечить активность катализатор.

Рис. 3: Механизм обратного перемешивания. (Источник: Ю. Цао — по Smith et al. [2])

Рис. 4: Двухступенчатое каталитическое сгорание. (Источник: Y. Cao — по Smith et al. [2])

Вызовы

Несмотря на постепенную коммерциализацию каталитических горения, есть еще несколько проблем.Процесс горения сам по себе очень экзотермичен с различными соотношениями топливо / воздух и топливо состав. Стабильность катализатора в течение всего срока эксплуатации. Таким образом, процесс является основным определяющим фактором эффективности каталитическое горение. Кроме того, смачивание поверхности катализатора вызванных жидким топливом, следует избегать за счет надежного повторного испарения технология. [2]

Выводы

Каталитическое сгорание обеспечивает низкий уровень NO _x выбросов по сравнению с традиционным сжиганием, и было огромное количество прогресс в разработке катализаторов и систем сгорания.Крайне важно поддерживать стабильность катализатора на протяжении всего процесса сгорания чтобы эта техника была осуществима.

© И Цао. Автор дает разрешение на копирование, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде с указанием авторства автор, только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, принадлежат автору.

Список литературы

[1] П. Тевенин, П.Г. Менон и С. Г. Харас, «Каталитическое полное окисление метана. Часть II. Каталитические процессы для Преобразование метана: частичное или полное окисление, CATTECH, 7 , 10 (2003).

[2] L. L. Smith et al. , «Богатый каталитический нейтрализатор Сжигание обедненной смеси для газовых турбин с низким уровнем выбросов NO _x «. J. Англ. Газ Турб. Мощность 137 , 27 (2005).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Совместный промышленный консорциум по усовершенствованным катализаторам горения и последующей обработке (AC2AT)

Программа усовершенствованных катализаторов горения и технологий последующей обработки II (AC2AT-II) направлена ​​на улучшение понимания автомобильной промышленностью катализаторов и систем контроля выбросов.Этот многогранный исследовательский консорциум возглавляет проекты, направленные на повышение эффективности и долговечности существующих систем последующей обработки, а также разрабатывает новые технологии для снижения выбросов загрязняющих веществ и повышения топливной эффективности.

Первый четырехлетний консорциум AC2AT был сформирован в 2014 году с членами, представляющими производителей двигателей и дочерние предприятия автомобильной промышленности. Второй консорциум начал свою работу в ноябре 2018 года. Значительные успехи были достигнуты в отношении комплексных выбросов от современных высокоэффективных бензиновых и дизельных двигателей; моделирование систем контроля выбросов, в которых используется мочевина и избирательное каталитическое восстановление, а также характеристика химического состава выбросов от современных систем сжигания.Инженеры SwRI оценили методы обработки низкотемпературных выбросов выхлопных газов и смоделировали, как выбросы золы, связанные с попаданием масла внутрь, влияют на компоненты доочистки.

Целью консорциума является разработка инструментов и технологий, необходимых для синергетического применения катализаторов в передовых технологиях двигателей. Этот консорциум обеспечит среду для совместной фундаментальной оценки выбросов передовых двигателей внутреннего сгорания и новых технологий катализаторов.Участники консорциума определят, какие проекты будут реализованы в рамках программы из ряда областей интересов, предложенных SwRI. Разделение затрат через консорциум дает компаниям доступ к большему количеству исследований, чем это было бы возможно при индивидуальном финансировании, отмечает SwRI. Кроме того, участники получают бесплатные лицензии на всю интеллектуальную собственность, которая может быть произведена в рамках консорциума. Ежегодное членство для производителей двигателей и транспортных средств и компаний-поставщиков будет составлять 95 000 долларов в год для четырехлетнего консорциума.

SwRI управляет рядом автомобильных консорциумов, включая: Консорциум высокоэффективных бензиновых двигателей (HEDGE®), ориентированный на совершенствование технологии бензиновых двигателей, Консорциум экологически чистых высокоэффективных дизельных двигателей VII (CHEDE-VII), ориентированный на дизельные двигатели. технологии двигателей будущего и Консорциума по характеристикам и долговечности датчиков частиц (PSPD).

Просмотрите предложение консорциума AC2AT-II или свяжитесь со Скоттом Иклом по телефону +1 210 522 5095 для получения дополнительной информации.

4 основных проекта в настоящее время выполняются в рамках консорциума

Производительность карбамида-СКВ и моделирование отложений

Цель состоит в том, чтобы улучшить современные возможности проектирования систем контроля выбросов за счет разработки новых инструментов моделирования для более точного прогнозирования производительности системы контроля выбросов без необходимости изготовления системного оборудования.Этот проект фокусируется на механизмах образования отложений мочевины и смягчении их последствий, а также на механизмах СКВ посредством поверхностных реакций. Общая цель этого проекта — разработать полную прогнозирующую модель системы доочистки карбамида-СКВ, которая точно прогнозирует образование, рост и состав отложений мочевины, в сочетании с высокоточной полу-трехмерной симуляцией СКВ, моделирующей полную производительность системы СКВ. Валидация модели CFD проводится путем описания различных архитектур систем дозирования мочевины.

Подробное описание выбросов от современных двигателей внутреннего сгорания

Цель состоит в том, чтобы понять подробный химический состав выбросов от современных систем сжигания. Эти системы сгорания представляют интерес для производителей двигателей из-за их потенциала по снижению расхода топлива. Чтобы спроектировать и разработать оптимальные системы контроля выбросов, необходимо хорошо понимать детальный химический состав выбросов.

Низкотемпературный катализ и проектирование системы контроля выбросов

Цель состоит в том, чтобы предложить и оценить потенциальные решения для очистки выхлопных газов при температурах ниже 200 ° C.Все более строгие нормы выбросов и высокоэффективная работа двигателя приводят к увеличению требований к низкотемпературному катализу. В рамках этого проекта разрабатываются новые стратегии на уровне катализатора и системы для улучшения низкотемпературных характеристик для обычных и усовершенствованных режимов горения.

Разработка модели для прогнозирования уровней выбросов золы и воздействия на контроль выбросов

Цель состоит в том, чтобы разработать подробные модели для прогнозирования выбросов золы из двигателей внутреннего сгорания на основе местоположения и скорости попадания масла.Модель включает прогноз физических / химических свойств золы и ее воздействия на компоненты последующей обработки, включая DOC, DPF, SCRF, SCR, GPF, TWF и т.д.

• Разбавленное сгорание на обедненной смеси
• Сдвоенное топливо для обедненной смеси Природный газ / Дизель
• RCCI

6,8 л John Deere PSS6068

1,9 л GM JTD

• Разбавленная обедненная смесь
• RCCI
• Испытание на зажигание

11.9 л Cummins ISX12 G

• Контур низкого давления EGR
• Природный газ

2,0 л GM LHU

• Dedicated EGR®
• Бензин
• Природный газ
• Пропан

D 1,6 л EPA контур EGR

Бензин

Испытательная лаборатория исследований и разработок для последующей обработки

Аналитические лаборатории по выбросам

• Лаборатория химии выбросов
• Лаборатория исследований и технологий частиц

Катализатор

Универсальная лаборатория по испытанию синтетического газа США ®)

Лаборатория переходных процессов состава выхлопных газов (ECTO-Lab ™)

Капиллярная ИК-Фурье-спектроскопия с пространственным разрешением

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье с диффузным отражением (DRIFTS) для химического анализа поверхности

Просвечивающая электронная микроскопия (TEM30). Рентгеновское излучение (PIXE)

Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Дифракция рентгеновских лучей (XRD)

Площадь поверхности BET

Проверка DPF

• Прицел
• Ультразвук
• CT-SCAN Contractual

Consortium

• 4-летний консорциум с возможностью ежегодного продления
• Заинтересованные стороны могут присоединиться к консорциуму в любое время в течение четырехлетнего периода
• SwRI будет настойчиво добиваться патентов на технологию, разработанную в рамках AC2AT
• Всем участникам консорциума предоставляется роялти -бесплатно для всех технологий SwRI, разработанных в рамках консорциума
• Ежегодный членский взнос в размере 95000 долларов США
• Влияние годового взноса умножается на количество членов консорциума
• Внутренние исследовательские фонды SwRI будут дополнять взносы из годовых клиентских взносов, и данные будут совместно с членами консорциума

ПОРТАЛ ЧЛЕНОВ AC2AT

900 00 Видео убило радиозвезду ?: Сегодняшние катализаторы горения vs.Обычные присадки к топливу

Качественная присадка к топливу с катализатором горения — это проверенная ценность, которая продвинет ваш автопарк вперед и опередит ваших конкурентов.
Алек Тейлор

Различные виды обработки топлива на полке в магазине автозапчастей.

Является ли 2020 год годом, когда катализаторы горения получат признание и восхищение в сообществе грузовых автомобилей и оборудования? В чем разница между топливными присадками с катализаторами горения и без них? Топливные присадки сильно различаются по сильным и слабым сторонам.Большинство лучших из них обладают такими преимуществами, как дополнительная смазывающая способность для компенсации потерь в процессе удаления серы из топлива, моющие средства для очистки форсунок и топливных насосов, химикаты для удаления воды и стабилизаторы для топлива, которое остается на длительное время. периоды времени. Обычно они считаются четырьмя основными характеристиками хорошей присадки к обычному топливу. Но как насчет топливной присадки, содержащей катализатор горения? Чем они отличаются от обычных присадок к топливу? Действительно ли эти типы топливных присадок работают или это просто очередная афера с «механиком в бутылке»? В этой статье мы собираемся изучить технологию катализаторов горения и то, как они влияют на различные отрасли, использующие топливо.

Что такое каталитическое сгорание?
Каталитическое горение — это химический процесс, в котором используется катализатор для ускорения желаемых реакций окисления топлива и, таким образом, уменьшения образования нежелательных выбросов, таких как сажа и парниковые газы, особенно загрязняющие газы оксидов азота (NOx). Эта технология разработана для снижения точки сгорания топлива, чтобы топливо сгорало при более низкой температуре и горело в течение более длительного периода времени, что приводит к более тщательному общему сгоранию.На рынке не так много катализаторов горения, но те, которые доступны, обычно бывают в жидкой форме, хотя есть несколько, которые продаются как одноразовые гранулы. Внедрение этой технологии улучшает эти присадки, обеспечивая пользователю более тщательное и, следовательно, более мощное и чистое сгорание.

Непрерывный характер работы мусоровозов вызывает множество проблем с техническим обслуживанием и выбросами, низкую топливную эффективность, а также необходимость замены компонентов.

Кто может использовать катализаторы горения?
Катализатор горения может принести пользу всем отраслям, в которых используется топливо, полученное из нефти.Большинство катализаторов сгорания предназначены только для дизельного топлива, но есть и такие, которые можно использовать как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. Компании, которые используют дизельные двигатели, которые, как правило, работают с остановками и часто простаивают, например, в сфере сантехники, автобуса и строительства, получат наибольшую выгоду от катализатора сгорания. Это связано с тем, что эти транспортные средства производят больше сажи на холостом ходу и двигаются с низкой наземной скоростью — в результате они не так эффективно сжигают топливо. Еще одним недостатком является то, что у них нет возможности выехать на шоссе и работать на высоких оборотах.Катализатор горения поможет обеспечить более полный цикл сгорания для всех транспортных средств, но эти типы отраслей, безусловно, принесут наибольшую пользу.

Преимущества катализаторов горения
Энергия и экономия топлива
Катализаторы горения работают за счет ускорения сжигания дизельного топлива, так что больше тепла в британских тепловых единицах (БТЕ) ​​выделяется раньше во время цикла, вместо того, чтобы не сгорать и вместо этого тратиться впустую как сажа и другие выбросы. Катализатор способствует более тщательному сгоранию топлива, так что пользователь максимально использует топливо.Чем меньше потрачено впустую топлива, тем дальше уйдет полный бак. Испытания многих из этих присадок, содержащих катализаторы горения, показали экономию топлива в диапазоне от 4 до 12 процентов на широком диапазоне транспортных средств. Использование технологии катализатора сгорания также приводит к увеличению мощности и отзывчивости автомобиля. Водители часто сообщают о более мощном запуске двигателя с меньшим количеством сажи по утрам, особенно в холодную погоду, когда используется катализатор горения.

Выбросы, регенерация и сажевые фильтры
Благодаря более полному сгоранию значительно сокращается количество несгоревшего топлива или сажи / дыма, а также других газов, рассеиваемых в атмосферу или в системах очистки выбросов.Intertek недавно завершил испытания одной из самых известных присадок в этом классе, Fuel Ox с катализатором горения. Проведенный Intertek анализ Fuel Ox с катализатором горения показал снижение NO, NOx и CO2 на 8, 12 и 20 процентов соответственно. Это сокращение выбросов парниковых газов не только благоприятно для окружающей среды, но и более тщательное сгорание особенно эффективно для автомобилей с системами дизельных сажевых фильтров (DPF). Получаемое в результате уменьшение количества сажи, улавливаемой сажевыми фильтрами, непосредственно приводит к значительному сокращению регенераций.Фактически, многие пользователи сообщают о снижении регенерации на 50% и более. Это означает не только меньшие затраты на техническое обслуживание, но также меньшее количество потраченных впустую человеко-часов и больше часов производства автомобилей. Кроме того, это уменьшение количества сажи также сокращает количество раз, когда DPF необходимо очищать или «прокаливать», тем самым снижая затраты на техническое обслуживание и продлевая срок его службы в 2 раза. В одном случае клиент сообщил, что они приносили свои пять грузовиков в ремонтную мастерскую, чтобы регулярно чистить их системы сажевого фильтра вручную каждые несколько недель.В ремонтной мастерской им поручили разобрать выхлопные системы, очистить их и собрать обратно. Выхлопные системы будут работать нормально в течение пары недель или около того, пока они не будут вынуждены вернуться в ремонтную мастерскую, чтобы получить то же временное решение. После того, как эта компания начала использовать Fuel Ox с катализатором горения, этот процесс был продлен до трех месяцев или более. Большинство пользователей, чьи грузовики и оборудование часто подвергаются регенерации, будут испытывать подобные результаты, а также заметят значительное уменьшение накопления сажи на охладителях системы рециркуляции отработавших газов.

Чтобы ненадолго вернуться назад, давайте поговорим о парниковых газах и их связи с жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF). Хотя когда-то DEF был небольшим неудобством и затратой, он явно разрастается — или превратился — в серьезную проблему для всех нас. DEF используется по одной-единственной причине — для добавления к выхлопу, когда он проходит через камеру избирательного каталитического восстановления (SCR), во время которого он соединяется с парниковым газом NOx, создавая безвредную воду, которая капает на дно. Некоторые катализаторы горения за счет снижения температуры горения создают меньше NOx, что, в свою очередь, приводит к использованию меньшего количества жидкости DEF.Многие пользователи Fuel Ox с катализатором горения сообщают, что используют на 20-50% меньше DEF в зависимости от автомобиля.

Очистители и увеличенный срок службы двигателя
Еще одним важным преимуществом катализаторов сгорания является более длительный срок службы двигателя. Более полное сгорание означает меньше выбросов, что имеет свои преимущества. Одна из них заключается в том, что сажа чрезвычайно абразивна и вызывает коррозию деталей двигателя. Избыточная сажа вызывает повышенный износ колец, топливных вкладышей, распределительных валов, подшипников и других деталей двигателя.Все, что помогает удалить сажу, также помогает продлить срок службы вашего двигателя.

Повышение общей эффективности
В конце концов, все, что мы действительно хотим сделать, — это повысить общую эффективность и сэкономить деньги на нашем оборудовании и транспортных средствах. В конце концов, это дорогостоящие вложения, которые мы хотим сохранить как можно дольше. Один из лучших способов сделать это — убедиться, что вы добавляете в него топливо высочайшего качества, что, как мы все знаем, с каждым днем ​​кажется все труднее и труднее.Любая присадка к топливу, которая обладает четырьмя основными преимуществами: добавленная смазывающая способность, моющие средства, водоотталкивающие вещества и стабилизаторы, будет способствовать повышению качества топлива, но использование одного из современных катализаторов сгорания определенно может вывести ваше топливо на новый уровень. Наслаждайтесь большей мощностью, более плавной работой двигателя, меньшим расходом DEF, повышенной топливной экономичностью и меньшим количеством регенераций при использовании катализатора сгорания. Стоимость хорошей присадки к топливу с катализатором горения по сравнению с обычной присадкой немного выше, и большинство из них будет стоить вам от 3 до 7 центов за галлон для обработки вашего топлива.Это составляет от 1 до 2 процентов стоимости топлива, которое вы в настоящее время используете. Если учесть улучшение, которое приходит с этим — на 5-10+ процентов больше миль на галлон, на 50+ процентов меньше регенерации и на 20 процентов меньше использования DEF, — легко понять, почему так много людей обращаются к топливной присадке с катализатором сгорания.