多段微通道负载型钯催化剂上天然气预混催化燃烧的研究.pdfVIP

第26卷第3期 中 国 稀土 学 报 2008年6月 V01．26№．3 OFTHECHINESERARE SOCI明n『 Jun．2008 JOURNAL EARTH 。多段微通道负载型钯催化剂上天然气预混催化燃烧的研究 王 亮，訾学红，赵卫锋，戴洪兴，何 洪’ (北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系，北京100022) 摘要：制备了一系列用钡、镧、铈等氧化物进行改性的Pd，RE0，·7．A1203／堇青石蜂窝催化剂，在自行设计的催化燃烧实验平台上进行了天然 气催化燃烧实验。研究了钯含量、催化剂床层数、功率对天然气催化燃烧特性的影响。结果表明，当钯含量为O．5％时催化剂具有最好的催化 燃烧性能。在空燃比为12一16范围内，燃烧器尾气中N0，含量低于5×10‘6y，l，，CO，Hc排放低于10×lO‘6y，y。催化剂床层数对催化燃 烧的温度峰值以及尾气中NO，含量影响不大，但明显利于降低HC，c0的排放。 关键词：天然气；钯；催化燃烧；多段微通道；稀土 中图分类号：T051文献标识码：A 文章编号：lOoo一4343(2008)03一028l—05 近年来，天然气作为一种高效、优质、清洁的 目前，我国在催化燃烧方面也进行了初步的 能源日益受到人们的关注。目前它主要作为能源 研究[8卅1J，并取得了一定的成果。但是，在如何控 使用，天然气传统的燃烧方式主要有扩散燃烧和 制天然气催化燃烧的边界条件，实现天然气的稳 预混燃烧，两者均为火焰燃烧，最高温度达到1800 定催化燃烧，还需要进行深入的研究。为了研究边 ℃，它们共同的缺点是能量利用率低且生成大量 界条件对天然气催化燃烧效果的影响，本文制备 的NO，和cO等污染物，造成大气环境污染。因此 了以蜂窝状堇青石为载体的Pd基负载型催化剂， 天然气高效、低污染燃烧技术的开发成为历史的 设计了功率在0．12kw可调的催化燃烧器，在该 必然。最近十多年国内外的研究表明[1’2]，天然气 燃烧器上进行了多段微通道稳定的催化燃烧实验， 催化燃烧是以甲烷为主要成分的低碳烃在催化剂 考察了空燃比、贵金属含量和功率等燃烧边界条 表面的氧化反应，是一种以无焰燃烧为主的燃烧 件对天然气催化燃烧效率和排放的影响，研究了 方式。因此，只要合理进行燃气预混、调节空燃 多段微通道催化燃烧的特性以及燃烧炉内温度的 Com． 比、采用多段微通道燃烧器(Micro．Channel 轴向和径向分布。 bustor)、控制催化剂床层的燃料燃烧速率完全可以 实现天然气的低排放燃烧，因此开展天然气催化 1 实 验 燃烧技术研究有着极其重要的意义。众多的研究 1．1催化剂的制备 表明[34]，催化燃烧技术的主要问题是催化燃烧器 的设计和高活性、高稳定性的催化剂的开发，后者 是催化燃烧的核心问题。负载型贵金属催化剂在 催化燃烧过程中有着比较好的活性，通常用比表 面较大的7，Al：O，作为载体，贵金属为催化剂活性 稳定化处理，然后将稳定化的7．Al：O，涂敷到预处 理过的堇青石蜂窝载体(400 mm， 组分，其中PdO表现出了最好的甲烷催化燃烧性 c耐，直径100 能[5“]。CeO：具有良好的氧化还原能力，它可以促长度20mm)上，用浸渍法将Pd负载到涂覆有稳定 化y—Al：O，水洗层的堇青石蜂窝载体上，样品经 进Pd(PdO的反应循环，提高PdO催化剂在甲烷燃 烧反应中的活性[7]