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原文传递二甲醚选择性催化还原NOX的试验研究

论文题名：	二甲醚选择性催化还原NOX的试验研究
关键词：	二甲醚;NOX转化率;催化效果;DME-SCR技术;车用替代能源
摘要：	二甲醚作为一种优良的车用替代能源，取得了高燃烧效率、低有害排放的显著效果，其排气中HC、CO含量处于很低水平，碳烟排放为零。但为了满足日益严格的排放标准，NOX还需进一步降低。二甲醚在作为替代燃料的同时，也可以作为还原剂催化还原排气中的NOX。在国家自然基金的支持下，本文开展了二甲醚选择性催化还原（DME-SCR）技术的研究，为实现DME发动机上DME-SCR降低NOX提供了理论依据。主要研究内容包括：　　（1）搭建小样模拟试验台架，以MoO3/γ-Al2O3作为催化剂，对二甲醚选择性催化还原 NOX进行了试验研究，分别考察了反应温度、MoO3负载量、氧含量、DME/NO摩尔比对NOX转化率的影响。MoO3/γ-Al2O3催化剂在中高温段（300℃~550℃）具有较好的催化活性，NOX转化率随温度的升高先增大再减小，活性峰值对应温度为300℃~350℃左右。随着MoO3负载量的增加，最大NOX转化率表现出减小的趋势，负载量为3％时能获得较好的催化效果。最大转化率随氧含量的增加先增大后减小，最佳氧含量为8%左右。最大NOX转化率随着DME/NO摩尔比的增加而增大，DME/NO摩尔比为3时在350℃对NOX转化率最高可达60.5%，并且在500℃之后仍能保持20%左右的转化率。DME-SCR反应的主要含碳产物为CO和CO2，有少量甲醇、微量甲醛产生。　　（2）为了拓展 DME-SCR反应的低温窗口，采用浸渍法制备了Ag/γ-Al2O3催化剂，试验研究了Ag/γ-Al2O3催化作用下二甲醚选择性催化还原NOX的特性。分别考察了反应温度、Ag负载量、氧含量、NOX源、DME/NO摩尔比对NOX转化率的影响。结果表明，Ag/γ-Al2O3催化剂在低温条件下具有良好的脱氮活性，有氧条件下，在200℃时就显示活性，随着温度的升高，NOX转化率先增大后减小，250~300℃左右达到峰值；无氧条件下，在300℃后具有较高的NOX转化率；催化活性随氧含量的增加先增大后减小，氧含量为8%时达到最佳催化效果；最佳Ag负载量为3%左右；DME/NO最佳摩尔比为2；催化活性较少受NOX源的影响。　　（3）为了满足二甲醚选择性催化还原 NOX在整个温度范围内（200℃~550℃）具有较好的效率，进一步制备了复合催化剂3wt.%Ag-3wt.%MoO3/γ-Al2O3，对DME-SCR降低 NOX进行了试验研究。复合催化剂具有较好的综合性能，能满足在低温条件、中高温条件下都具备催化活性，尤其在200℃~400℃之间具有良好的脱氮活性，NOX转化率随温度的升高先增大再减小，最大NOX转化率出现在300℃左右可达44%，400℃之后仍然具有15%左右的转化率。在复合催化剂上，二甲醚催化还原NO2比NO具有更高的效率。无氧条件下，复合催化剂在低温时活性较低，而在高温情况下能起到增大NOX转化率的作用。通过重复性试验也验证了所制备的催化剂具有较好的耐久性。　　本论文深入地研究了DME-SCR降低NOX的反应机理及性能，为二甲醚发动机上二甲醚选择性催化还原NOX奠定了良好的基础。
作者：	刘佳
专业：	动力机械及工程
导师：	陈晓玲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文