燃烧与污染及污染控制技术燃烧理论基础教学课件.ppt

归纳起来,催化剂有如下特性: ①用量小，活性高，可有效促使反应物分子活化； ②催化剂参与反应前后催化剂本身的质量、化学性质、组分不变，对化学反应的初态和终态不改变,也就是说从热力学角度讲催化剂的参与不改变反应的Helmholrs 自由能变ΔrHm (H≡U-TS)和Gibbs自由能(G≡H-TS),对化学反应有改变的仅两点：活化能E↓，反应途径(过程)变化。 ③催化剂有很高的选择性和促使化学反应向某一确定方向进行的能力。实验表明，某一特定的化学反应只能使用某一种或几种催化剂才有效，但是同一反应采用不同的催化剂可以得不同的效果(即指产生不同的生成物，或不同的反应速度)。 * 催化剂可以是气，液，固体 * 反应物 催化剂和催化条件 生成物 酒精 C2H5OH 浓H2SO4,140℃ 乙醚(C2H5)2O+H2O 浓H2SO4或AL2O3,170℃ 乙烯C2H4+H2O Cu,200-250℃ 乙醛CH3CHO+H2O ZnO/Cr2O3,400-500℃ 丁二烯CH2=CH-CH=CH2+H2O 水煤气 Cu,264℃,30MPa 甲烷CH3OH Fe-CO,200℃, 2MPa 烷烃和烯烃的混合物+H2O---合成油 Ni催化,250℃,常压 甲烷CH4+H2O Ru催化,150℃, 15MPa 固体石蜡 催化剂中毒 少量的杂质常可影响催化剂的活性：助催化作用或中毒 助催化剂本身活性很小或无活性，但可以提高催化剂活性。 使催化剂中毒的物质称毒物，中毒后的催化剂表现为：活性降低，选择性降低。中毒后的催化剂一旦除去毒物，催化剂效力可以恢复的称暂时性中毒。如催化剂完全失效，不可恢复活性时，称永久性失效。 * 由于催化剂的独特性能，在化工、冶金、生命科学中得到广泛应用。 近年来，催化剂开始用于动力设备燃烧化学反应的控制的研究之中，例如催化燃烧问题和催化性吸收脱NO（SCR）。 * 1.5 化学平衡 * 1.5.1 可逆反应 燃烧过程中很多可逆反应，在高强度燃烧中这些可逆反应常常是引起不完全燃烧的重要因素，如二氧化碳的离解等。 任何反应都是双向可逆反应，只不过正反速度有时差异明显，可以认为是完全反应。 1.5.2 平衡常数 * 一、 W+=W-平衡，此时系统内各组成成分不变，除非T，p改变或成分数量改变，破坏平衡。 * 平衡常数 kC仅是温度函数，与反应物及生成物浓度无关，可用浓度来计算。因为K+，K－均只是物料种类和温度的函数。 用成分分压力来表示平衡常数： 上标表示反应中分子的增加数目 二、平衡常数与温度的关系 * E1 Q E2 正向 反向 化学平衡是一种动态平衡，一直在反应，但反应物和生成物浓度、压力不变； 平衡常数只是温度和物料种类的函数，而与压力和浓度无关； 对于异相反应，平衡常数概念同样可用，因为k本身对异相反应也可用，此时只需在表达式中去掉固相组分那项。 * 注意： 触媒也就是“催化剂”的另一种称为，作用是为了改变某些化学进程的速率。通过这样来达到想要的结果。?? CO是所有碳氧化合物氧化的主要中间成分。 烃的燃烧更为复杂，目前还无详细的动力学机理研究结果，除少数例外， 液体燃烧加热产生可燃蒸气与空气混合若遇明火会产生冷焰，因此，液体燃烧加热到达闪点以上禁止遇明火，免于发生爆炸。 苯最简单的芳烃。分子式C6H6。为有机化学工业的基本原料之一。无色、易燃、有特殊气味的液体。 （8）积碳导致内燃机车柴油机功率下降。活塞顶部的积碳会改变燃烧室的形状，并使燃烧室的容积减小，而且还会造成燃烧过程中出现许 多灼热点，引起混合压缩气体的先期燃烧。 （D）积碳使活塞顶部过热而烧损。积碳不仅积聚于组成燃烧室的活塞顶部，而且还会积聚于活塞顶部内壁冷却油道内，此处的积碳是由于 活塞温度较高而冷却机油在高温下离析而形成的。积碳的导热性极差，直接影响活塞的正常冷却，最后导致活塞顶部过热而烧损，并且会出现网状裂纹。 （9）积碳使气门间隙变大，燃烧不良而造成排温过高。（C）积碳使气门卡死，造成汽缸头破损，打伤活塞。严重时会打伤机体。 严格说，任何反应都是双向可逆反应，只不过正反速度有时差异明显，可以认为是完全反应。 热力学第一定律告诉我们，独立系统的能量是恒定的，不因其过程不同而变化。燃料与氧化剂燃烧后变成燃烧产物，将化学能以热能的形式释放也是遵循热力学第一定律的一种转换方式。 燃料燃烧所释放的能量以焓(等压燃烧)或内能(等容燃烧过程)的变化形式表现出来．欲了解燃烧过程的能量转换的数量关系，就必须了解化学变化过程系统内各种化合物(即反应物及产物)的焓的数值变化关系。 从化学反应的化学平衡原理知道，化学分应常常是在正反两个方向间进行的；燃料的燃烧十