[BMIM][BF_4]离子液体萃取脱除氧化柴油中砜类化合物

用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF4])萃取脱除氧化柴油中的砜类化合物,考察了萃取时间、萃取温度、离子液体与氧化柴油体积比、萃取级数对[BMIM][BF4]离子液体萃取脱除砜类化合物的影响。结果表明,与直接萃取脱除柴油中的含硫化合物相比,[BMIM][BF4]对氧化柴油中的砜类含硫化合物表现出更佳的萃取性能。在萃取温度30℃、[BMIM][BF4]/氧化柴油体积比为0.5时,经[BMIM][BF4]萃取3次,氧化柴油的硫质量分数从125.1μg/g降至6.2μg/g。与传统的萃取剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)相比,[BMIM][BF4]的萃取脱硫率略低,但柴油回收率较高,且柴油的性质基本未变。

DOC和金属DPF对柴油机排气中碳烟纳观结构特性的影响

开展了柴油机氧化催化器(DOC)和金属DPF对柴油机排气中碳烟纳观结构特性的影响研究。结果表明:原机排气中碳烟平均微晶长度(L_(p))随负荷的增加而增大,随转速的升高而减小;平均微晶层间距(D_(p))和平均微晶曲率(T_(p))的变化规律与L_(p)相反。经过DOC处理后,L_(p)增大,D_(p)和T_(p)减小;而它们的变化幅度均随负荷的增大而增大,随转速的升高而减小。金属DPF对碳烟3个纳观结构特性参数的影响均不大。原机排气中碳烟的L_(p)、D_(p)和T_(p)均与碳烟氧化反应表观活化能(E_(a))具有密切的相关性,其中,T_(p)与E_(a)的决定系数最大;经过DOC处理后,L_(p)、D_(p)和T_(p)与E_(a)的决定系数均略有增加。

柴油机颗粒的微观结构和成分对其氧化活性的影响

在一台电控高压共轨增压中冷柴油机上收集了分别燃用国Ⅳ和国Ⅴ两种燃料时的颗粒.利用差热热重联合测定仪、HRTEM、EDS和元素分析仪对颗粒进行了分析.结果表明:柴油机燃用国Ⅳ柴油时产生的颗粒的活性比燃用国Ⅴ柴油时稍高;DOC可以提高颗粒的挥发分比例,使组成颗粒的基本粒子的微晶尺寸变大,碳层的排列更有序,但经DOC后颗粒的氧化活性有所增强.说明颗粒氧化活性不仅与其微观结构有关,还与其m(O)/m(C)、比表面积和金属含量有关.颗粒的氧化是一个基本粒子内核氧化、外壳重整,从而在后氧化阶段形成中空胶囊状结构,最后胶囊溃灭的过程.

氧化催化器对柴油机排放颗粒物中无机盐组分影响的研究

为揭示氧化催化器(DOC)对柴油机颗粒物排放的影响,利用ELPI、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和离子色谱法(IC)对一款装有DOC的柴油机排放颗粒物数量浓度和无机盐组分的排放速率进行实验研究。结果表明:DOC后排放颗粒物的数量有所降低;但大多数无机盐组分排放速率都增加,且随负荷的升高而增大,其中,地壳元素的增长幅度大于人为元素;在大多数工况下硫酸根离子的排放速率增大,且随转速和负荷的增加而增大;硫酸根在颗粒物中的质量分数也增大,且随负荷的升高而增大。

表面覆盖SiO_2用于提高Pt-Pd/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3商用柴油机氧化型催化剂的抗硫性（英文）

向Pt-Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3(Pt-Pd/CZA)商用柴油机氧化型催化剂(DOC)中加入多孔SiO2以提高其抗硫性.使用多层涂覆法在Pt-Pd/CZA催化剂表面覆盖一层多孔SiO2,从而制得SiO2/Pt-Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3(SiO2/Pt-Pd/CZA)抗硫DOC.并使用扫描电子显微镜(SEM),H2程序升温还原(H2-TPR),氮气吸脱附,X射线能谱(EDX)和热重分析(TGA)等对其进行表征.SEM结果显示,SiO2层以多孔形式均匀覆盖在催化剂表面.氮气吸脱附结果表明,所添加的SiO2的织构性质与Pt-Pd/CZA催化剂的织构性质相似,因而表面覆盖的SiO2并未明显改变Pt-Pd/CZA催化剂的比表面积和孔结构.H2-TPR结果证实表面覆盖的SiO2不影响Pt-Pd/CZA催化剂的还原性能.EDX和TGA结果说明表面覆盖SiO2可以抑制硫物种在催化剂表面的形成及累积.最终,本文所制备的SiO2/Pt-Pd/CZA催化剂在保持Pt-Pd/CZA商用DOC的高活性及耐久性的同时有效提高了其抗硫性.

La对柴油车尾气中可溶性有机物氧化催化剂CeO2-ZrO2的影响(英文)

采用共沉淀法分别制备CeO_2-ZrO_2(质量比60:40)和CeO_2-ZrO_2-La_2O_3(质量比60:30:10)催化剂.利用热重-差热分析(TG-DTA)对柴油车尾气中可溶性有机物(SOF)的催化活性进行测试.结果表明La改性的CeO_2-ZrO_2催化剂相较于CeO_2-ZrO_2催化剂表现出更好的活性,SOF的起燃温度为164℃,最大失重点温度为212℃;对CeO_2-ZrO_2来说,SOF在168℃开始转化,221℃转化最快.X射线衍射(XRD)结果表明,La的添加有效降低老化催化剂的晶粒尺寸增大速率.N_2吸附-脱附的结果说明La的添加有利于增大CeO_2-ZrO_2催化剂的比表面积;O_2-程序升温脱附(O_2-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明La的改性有效增加化学吸附氧含量因此,CeO_2-ZrO_2-La_2O_3催化剂表现出较好的催化活性和抗老化性.

柴油机加装柴油机氧化催化器和催化型颗粒捕集器装置性能评定试验研究

为了研究加装柴油机氧化催化器(DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)装置的柴油机性能,探讨DOC与CDPF的净化效率和再生特性随试验循环数的变化规律,搭建了柴油机高原试验台,并按13试验循环进行了性能评定试验。结果显示,在全负荷工况下,随着试验循环数的增加,发动机的进气量、转矩、功率和油耗均比未装DOC和CDPF的原机略有下降。同时,在排气后处理装置的后端,烟度和CO排放均趋向零,而NO2排放增加,NO排放减少。将第1试验循环与第13试验循环进行比较后可以发现,DOC和CDPF的前端温度均比后端低,而排气后处理装置经13试验循环后仍具有较高的净化效率。与原机相比,加装排气后处理装置的发动机,经性能评定试验后的外特性有所下降,但在排气后处理装置后端的烟度和CO排放趋近于零,而NO2/NO比例随发动机转速增加先升后降。此外,DOC和CDPF的后端温度低速时上升明显,后随转速升高而降低,直至趋于稳定,而CDPF的压差随转速增加先升后降。此时,捕集效率和再生效率仍保持较高水平。

氧化型催化器载体长度对柴油机排放性能的影响

基于轻型柴油机台架试验平台,研究柴油机氧化型催化转化器(DOC)载体长度变化对后处理系统减排性能的影响.结果表明:适当增大DOC载体长度可提高对一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)和一氧化氮(NO)的氧化率,过量增大对氧化性能的提升有限,同时影响DOC在低温低负荷下减排效果;DOC耦合催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)对颗粒物数量(PN)的减排效果受DOC载体长度影响较小.从兼顾成本与性能的角度出发,适当增大DOC载体长度能有效提高减排效果,但过量增大对减排效果提升影响不大.

特丁基对苯二酚对生物柴油的抗氧化性能研究

生物柴油的氧化安定性是确保生物柴油品质的关键因素。本文采用欧盟标准(EN14214-2002),使用瑞士万通公司生产的873型生物柴油氧化安定性测定仪,采用在植物油抗氧化方面最常用、最有效的特丁基对苯二酚(TBHQ)对由地沟油、大豆油和棉籽油制成的生物柴油的抗氧化性进行了系统的定量研究。结果表明,当添加量大于0.6‰时,3种生物柴油抗氧化时间均超过国标规定的6h。TBHQ是一种理想的生物柴油抗氧化剂,对比另一种常用的抗氧化剂BHA(叔丁基对羟基茴香醚)抗氧化性能优势明显。

聚甲氧基二甲醚掺混比对柴油机性能及柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器后处理系统的影响

以加装了柴油氧化型催化器(DOC)+催化型颗粒捕集器(CDPF)后处理系统的D30型高压共轨柴油机为研究机型,将聚甲氧基二甲醚(PODE)以0%、10%、30%三种体积比掺入柴油(分别记为P0、P10、P30)进行发动机台架试验,研究PODE掺混比对柴油机性能和后处理系统的影响。研究表明:负荷工况下,PODE掺混比越大,有效燃油消耗率约高。低速高负荷工况,P30有效热效率最高。PODE掺混后显著恶化NO_x和HC排放,仅在低速时降低约33%CO排放。在1 600r/min工况,掺混PODE有效降低了柴油机的碳烟排放,但是后处理系统有明显升温且NO转化为NO_2的效率降低。在2 400r/min工况,掺混比增加,CDPF后端NO_2浓度升高;P30的涡后排温比P0、P10低约30℃。PODE掺混比越高DOC前端和CDPF前端排气压力越低,降低了CDPF载体堵塞的风险。

甲醇柴油双燃料发动机二氧化氮排放后处理方案研究

研究了柴油机氧化催化器(dieseloxidationcatalysts,DOC)方案和选择性催化还原(selectivecatalyticreduction,SCR)与DOC的组合方案(SCR+DOC)对柴油机掺烧甲醇时排放的影响。试验结果表明,DOC促使NO2比例恢复至柴油机排放水平,且显著降低了甲醇排放,但对甲醛的净化效果不够理想;SCR+DOC方案在保持NO2比例处于柴油机常规水平的条件下,完全消除了双燃料发动机的甲醛和甲醇排放。针对各阶段NO2比例的变化现象,先后分析了燃烧温度和排气温度下相关可逆反应的标准吉布斯自由能变,阐明了各阶段的主要反应及进行方向。针对SCR+DOC方案促进甲醇完全氧化的可能原因,结合相关研究进行了讨论。

基于变间隙平板电容传感器的柴油氧化性研究

基于柴油介电常数测量原理,研制了变间隙式平板电容传感器。根据测量要求,设计了传感器外围辅助电路,其中,核心控制部分采用AT89C51单片机,激励信号源采用AD9852,产生不同频率、幅值的正弦信号施加于检测和参比传感器,通过后续放大、滤波及A/D转换,将所得信号转换为与介电常数相关的无量纲数据。通过变间隙测量不同氧化程度的柴油样品,考察了传感器的重复性和差异性,确定了其最佳理想距离为0.6 mm。

掺混含氧燃料对柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器氧化及再生特性的影响

为了研究掺烧含氧燃料对柴油机排放及柴油机氧化催化器(DOC)耦合催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)后处理系统低温氧化特性与再生特性的影响,基于一台4缸高压共轨柴油机,选取国五柴油、15%生物柴油柴油(D85B15)、15%正戊醇柴油(D85P15)、20%正戊醇柴油(D80P20)作为燃料,在1900m海拔环境下进行了试验。研究表明:在外特性工况下,与柴油相比,燃用D85B15和D85P15的柴油机动力性略有下降,燃用D85P15的柴油机有效热效率最高。燃用D85B15的NO x排放略低于柴油,最高降低3.33%;而D85P15的NO x排放有所增加,最高增加2.85%。在低负荷工况下燃用国五柴油时DOC+CDPF对CO的转化效率明显高于燃用D80P20时,2000r/min时燃用柴油时CO转化效率高达96.8%,而D80P20只有36.9%。低速高负荷工况下燃用国五柴油与D80P20时,DOC对排气温度的提升作用均比较明显,平均提升41.8℃和42.5℃。燃用D80P20时DOC+CDPF压差升高较慢,压差最高比燃用国五柴油低6kPa,DOC后端平均温度比燃用国五柴油高10℃。柴油机燃用D80P20在高负荷尤其是低转速高负荷时可有效降低颗粒物排放,降低DOC+CDPF压差。

车用柴油机氧化催化转化器仿真分析

DOC（氧化催化转化器）不仅要求转化效率高,使用寿命长,而且要求内部流动均匀性好,压力损失小.通过数值模拟,分别对扩张管角度、收缩管角度、载体长度、载体位置以及气体流速对DOC内部流场的影响规律进行了研究.研究结果表明,DOC采用40°～60°之间的扩张管较为合适;收缩管对内部流动的影响较小,设计时可以适当增大其角度以节省安装空间;在安装载体时,可以让载体前端有一定的空腔,这样有利于气体流动;载体长度也会影响流动特性,设计时需综合考虑.

DPF主动再生柴油喷雾氧化的试验及模拟研究

综合可视化试验和数值模拟手段,研究分析了柴油机颗粒捕集器(DPF)主动再生时柴油氧化催化器(DOC)上游柴油喷雾特性及柴油在DOC内的氧化过程。利用高速摄影装置拍摄了柴油喷雾图像,分析了喷雾贯穿距和喷雾锥角,并利用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对喷雾粒径进行了测量。标定了DOC内的柴油氧化模型和喷雾模型,在此基础上对柴油喷雾及燃油在DOC内的氧化过程进行了模拟。试验结果表明:柴油喷射速率越高,喷雾贯穿距和喷雾锥角越大;喷射速率对喷嘴出口处喷雾粒径分布有较大影响,沿喷雾轴线方向液滴的索特平均直径(SMD)随大粒径液滴数的变化而变化。模拟结果表明:柴油喷雾特性决定了排气管路和DOC入口处的碳氢(HC)分布;DOC出口处温度分布与DOC入口处HC分布具有密切的对应关系;碰壁及重力作用使得HC向排气管路底部集中,HC质量浓度接近2%;管路底部柴油过浓使得DOC出口截面底部的对应区域温度较低,低于450℃;增加排气管路长度可促进喷雾与气体的混合均匀性,缓解管路底部的柴油过度集中现象。

焙烧温度对柴油车氧化催化剂Pt-Pd-(x)ZrO_(2)/Ce_(0.3)Zr_(0.7)O_(2)-Al_(2)O_(3)性能的影响

制备了氧化铝、铈锆复合氧化物负载铂、钯的双金属催化剂Pt-Pd/Ce_(0.3)Zr_(0.7)O_(2)-Al_(2)O_(3),用于柴油车尾气中CO、HC和NO的催化氧化.通过添加3% ZrO_(2)助剂改性,并考察制备过程中焙烧温度对性能的影响,进一步优化催化剂性能.活性评价结果表明,添加ZrO_(2)明显提高了催化剂的低温氧化活性.焙烧温度对催化剂的氧化性能有较大影响,焙烧温度为800℃时,催化剂Pt-Pd-(3%) ZrO_(2)/Ce_(0.3)Zr_(0.7)O_(2)-Al_(2)O_(3)对CO和C_(3)H_(6)转化的起燃温度最低,分别为168、189 ℃;焙烧温度为700 ℃时,NO转化为NO;的转化率最高,最大转化率为36%,催化剂表现出较好的热稳定性.通过XRD、N_(2)吸附-脱附、CO化学吸附、XPS、H_(2)-TPR等表征手段研究了催化剂物理化学性质随焙烧温度的变化,分析了其与催化活性之间的关系,得到不同焙烧温度制备的催化剂的物理化学性质不同,而贵金属分散度、表面活性氧含量、还原能力等性质协同影响氧化活性.通过优化焙烧温度提升柴油车氧化催化剂性能,对提高工业应用柴油车尾气后处理系统的净化效率有重要意义.

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)与选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NO_(x)与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 kPa、90 kPa、100 kPa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。

柴油催化氧化器对柴油机颗粒排放的影响

为研究柴油催化氧化器对柴油机排放颗粒特性的影响,收集了CY4102-CE4B柴油机在3个大负荷工况时柴油催化氧化器前后的颗粒。利用热质分析法对所得颗粒的挥发性和氧化特性进行了观察和分析。分析结果表明:经过柴油催化氧化器后,颗粒中挥发性成分的含量增加,且主要为易挥发性成分。此外,在柴油催化氧化器的作用下,颗粒在空气中的质量损失速率有所提高,说明柴油催化氧化器可以提高颗粒的氧化活性。其中,在2 050 r/min、290 N·m工况下,柴油催化氧化器对颗粒氧化活性的提升效果最为显著。

CeO_2的添加对柴油车氧化催化剂Pt/SiO_2-Al_2O_3的NO氧化性能提高的影响（英文）

采用分步浸渍法制备不同CeO_2含量改性SiO_2-Al_2O_3载体的Pt/SiO_2-Al_2O_3柴油车氧化催化剂Pt/SiO_2-Al_2O_3-wCeO_2(质量分数w为0%,5%,10%,15%,30%)。利用固定床反应器,在模拟柴油车行驶条件下测定催化反应活性。活性结果表明,无论CO和C3H6存在与否,适量CeO_2的添加均明显提高了Pt/SiO_2-Al_2O_3柴油车氧化催化剂的NO氧化性能。其中,Pt/SiO_2-Al_2O_3-15%CeO_2表现出了最优氧化性能,其能在较宽温度范围内维持61%的NO_2产率。CO-化学吸附结果表明,适量CeO_2的添加有利于提高Pt的分散度,即提高催化剂表面可利用Pt原子比例。透射电镜(TEM)结果证实了CeO_2改性后高分散的Pt颗粒的存在,X射线衍射(XRD)结果也说明CeO_2改性后的载体更利于抑制Pt晶粒的增长。氢气程序升温还原(H2-TPR)和TEM结果均说明CeO_2的添加增强了贵金属-载体间的相互作用,从而更利于PtO_x与CeO_2还原。总之,本文表明CeO_2改性柴油车催化剂(DOC)可以提高催化剂的分散性和还原性,从而提高NO催化氧化性能,其对工业应用中柴油车尾气净化后处理复合系统(DOC+DPF+SCR)的净化效率的提高有重要意义。

Pt/Pd双涂层柴油车氧化催化剂催化性能的研究

考察Pt、Pd质量比(简称Pt/Pd)及不同涂层结构对柴油车氧化催化剂(DOC)处理模拟柴油车尾气的影响。结果表明:当Pt/Pd=3∶1时,新鲜态单涂层DOC的催化活性最高;当Pt/Pd=3∶1时,单、双涂层CO起燃温度(转化率为50%时对应的温度)分别为145、122℃,双涂层要优于单涂层;800℃、16h老化后,双涂层DOC的碳氢化合物(HC)起燃温度比单涂层低50℃左右,新鲜态和老化态双涂层DOC的BET比表面积更具有优势,双涂层DOC的耐热老化性能得到明显改善。