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催化燃烧设备 |
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我国古代以发酵的方法酿酒和制醋，成为人类利用生物催化剂或催化剂的开始。直到18世纪，才出现了有关非生物催化的应用与研究。1740年，英国医生Ward,J.用硫磺和硝石(硝酸钾)一起燃烧制硫酸；1746年，Roebuck,J.用铅室代替玻璃容器，对Ward的方法进行了改进，这是工业上采用CO催化剂的开始；1806年，法国的Clement,N.和Des-ormes,C.B.阐明了在氧化氮作用下，SO2转化成SO3的机理；1816年，英国化学家Davy,H.发现铂能促进甲烷和醇蒸汽在空气中的氧化。
1836年，贝采尼乌斯(J.J.Berzelius)提出了“催化”和“催化剂”的概念，于是人们对催化现象的观察和系统研究也于19世纪开始了。1895年奥斯特瓦尔德(W.Ostwald)从理论上推断出了“在可逆反应中，催化剂仅能加速化学反应，而不能改变化学平衡”而获得了1909年度的诺贝尔化学奖。20世纪初，催化合成氨技术的工业化，使催化原理的研究出现了一个高峰，也可以说是催化化学中的里程碑。
1913年哈伯(F.Haber)等人利用天然磁铁矿，发明了双促进熔铁氨合成催化剂，利用原料气循环使用的流程，实现了合成氨的大规模工业生产。在此后的半个多世纪，多相催化工业技术经历了40年代末至50年代初的石油炼制技术的大发展(如催化裂化、加氢裂解、催化重整和异构化等)；70年代至80年代，是石油化工的大发展阶段(如新型择形ZSM-5分子筛催化剂用于异构化、歧化和芳烃烷基化过程等)；特别是进入90年代以后，出现了环境催化技术的大发展，例如催化消除氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、可挥发性有机组分(VOCs)的催化氧化。
与传统的火焰燃烧相比,催化燃烧有着很大的优势:起燃温度低，能耗少，燃烧易达稳定，甚至到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。净化，污染物(如NOx及不完全燃烧产物等)的排放水平较低。适应氧浓度范围大，噪音小，无二次污染，且燃烧缓和，运转费用低，操作管理也很方便。
汽车尾气催化净化剂其应用原理是在汽车排气管尾部安装催化转化器，CO、HC和NOx借助燃烧催化剂的作用,发生氧化还原反应而转化为的CO2、H2O和N2。所用催化剂为通常所说的三效催化剂,既有把NOx还原的功能,同时又有把CO和烃类氧化的功能。在大量过剩氧气的存在下，具备原位NOx还原能力催化剂的发展，是对于下一代燃油经济型发动机的大挑战。如果这一点能够顺利实现,商业化的发动机可以节约燃油25%以上。汽车制造商开发的部分杂合贫燃发动机,是将在贫油状态下产生的NOx储存在内置于TWC中的一种碱土金属氧化物(如BaO)中,周期地快速强化空气—燃油比，将储存的NOx在TWC上还原。其基本要求为使用含硫量低的燃油,以防止SOx吸附于催化剂上而导致催化剂的活性中心中毒。随着新材料的应用,以及低硫含量(<50μg/g)汽油的推广生产，这种技术在21世纪具有强大的市场前景。
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