Системы нейтрализации

Общие сведения нейтрализации ОГ ДВС

Катализ химических реакций (от греч. каtalysis - разрушение) обеспечивает изменение их скорости в присутствии особых веществ (катализаторов), вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав.

Катализатор входит в состав активного комплекса нейтрализатора. Если при этом скорость химических реакций становится больше, чем в отсутствие катализатора, то катализ называют положительным. Катализатор не связан с изменением свободной его энергии. Воздействие катализатора не смещает положения равновесия химической реакции

Физико-химические процессы нейтрализации ОГ. Гетерогенная реакция, протекающая на слое катализатора, представляет собой уравнение баланса массы реагирующего компонента и может быть представлена в общем виде зависимостью

Vг*dc = kv * c * fп * dх (4.1)

г - объемный расход газа; c-текущая концентрация компонента ОГ;-константа скорости реакции в единице объема;п - поперечное сечение потока газа (трубопровода);

х - текущее значение координаты по длине слоя катализатора.

Эффективность нейтрализации предопределяется температурой и продолжительностью контакта ОГ с каталитической поверхностью. Продолжительность контакта ОГ с функциональными элементами нейтрализатора удобно оценивать объемной скоростью (Wг), т. е. представляющей отношением объемного часового расхода отработавших газов (Vг) к объему катализатора (Vк)

г = Vг / Vк (4.2)

Каталитический процесс окисления различных компонентов ОГ обусловлен диффузией молекул газа к рабочей поверхности катализатора и их окислением на его поверхности. В основу расчета кинетики химических реакций нейтрализации продуктов неполного сгорания положены реакционно-кинетические закономерности процесса сгорания реагирующих компонентов. Скорость окисления рабочей смеси может быть представлена выражением.

Z= - dc/dτ = kCи * Со2 = kо* Cи * Со2* е-E/RT (4.3)

где Z - скорость сгорания, моль/(м3/сек); -dc/dτ - действительная скорость сгорания моль/(м3 /сек); k - константа скорости реакции; Cи - концентрация топлива в смеси, %; Со2 - концентрация кислорода, %; E - энергия активации, кДж/моль; R- газовая постоянная, кДж/(моль К); T - температура сгорания рабочей смеси, К.

Основным фактором, определяющим скорость химического превращения, является энергия активации (Е), представляющая разность энергий активного комплекса и исходных реагирующих молекул. Если предположить, что реакция окисления не нарушает равновесного распределения энергии между молекулами, то вероятность образования активного комплекса, а следовательно, и скорости реакции в первом приближении пропорциональна величине ехр (-Е/RТ). Скорость реакции окисления тем больше, чем меньше (Е), и вследствие экспоненциальной зависимости возрастает значительно даже при небольшом снижении (Е). Обобщенные параметры реакционно-кинетических реакций получены для расчета константы равновесия прямой и обратной реакций kп и kо

Контактное воздействие катализатора является поверхностным эффектом. Поэтому любое постороннее вещество в горючей смеси, которое активно адсорбируется на катализаторе, может отрицательно повлиять на его свойства. Поверхностный катализ используют как в процессе окисления, так и в процессе восстановления. Сущность процессов каталитической нейтрализации заключается во взаимодействии вредных веществ ОГ между собой или с избытком кислорода. Результатом нейтрализации ОГ является окисление СО и СmНn по уравнениям

СО + Н2О = СО2 + Н2 (4.4)

СO + O2 → 2СО2 (4.5)

СnНm + (n + m/4 )*О2 = n*CO2 + m/2*(Н2О) (4.6)

Завершение реакций в нейтрализаторе за короткое время при прохождении через него ОГ требует создания эффективной окислительной среды и поддержания рабочей температуры в пределах (250-800) °С. При температуре менее t < 250 °С эффективность катализатора невелика, а при температуре t >1000 °С может наступить дезактивация из-за спекания мелких кристаллов (платины, родия, палладия), сопровождающегося разрушением поверхности активных участков.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие статьи

Макромицеты семейства Lepiotaceae в растительных сообществах хребта Азиш-тау
До недавнего времени грибы относили к низшим растениям [Фёдоров, 1994]. В настоящее время грибы выделены в отдельное царство, насчитывающее, по оценке разных специалистов, от 65000 [Черново ...

Методики биотестирования
Методика Н.С. Строганова [51] Основные положения: Острый опыт. Предлагаемый метод позволяет определить острую токсичность: а) сточных вод отдельных цехов предприятий, включая условно- ...

Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной
среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека. В последние десятилетия наблюда ...