1、浅析柴油油品对三元催化器的影响 作者：苏玉珍 文章来源：论文网 点击数：92 更新时间：2011-2-23 20:58:57 摘要 介绍了我国当前在执行的国/ /法规的柴油硫含量限值及各种有害物质排放量的限值，结合三元催化器的工作原理阐述了柴油油品对其的影响。 关键词 国/法规；柴油油品；三元催化器；影响 随着全球气候变暖和异常气候的增多，越来越多的人开始关注空气质量，哥本哈根世界气候大会就是其中一个缩影。谈到空气质量，人们首先想到的就是城市大气污染主要来源的汽车尾气，汽车尾气中含有的有害物质 HC（碳氢化合物） 、NOx（氮氧合物） 、CO（一氧化碳） 、PM（微粒）等,它们主要通过汽车排气
2、管排放，只有将近 45%的 HC 和极小数的其它污染物质由曲轴箱和燃油系统排放。 在上述汽车排放污染物中，CO 是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大。HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，由 200 多种不同的成份构成，含有致癌物质。NOx是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成 NO2，其毒性很强，对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一。PM 主要成份是碳烟，上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。 所以各国都制定了严格的排放法规，我国部分地区针对柴油车已经在执行国的排放法规，将要执行国的排放法规，那么作为尾气排放净
3、化的关键零部件三元催化器是如何去应对的，又是如何在排放要求与良莠不齐的油品中寻求平衡呢。本文先讨论了法规要求及柴油油品现状，再分析三元催化剂的结构及工作原理，最后对油品的影响作了说明。 1 国/法规要求及当前我国的油品现状 表 1 是我国目前实施的柴油排放标准的相关要求及数据。 国排放法规 2007 年 7 月 1 日已经在我国全国范围内开始实施，国仅在北京、上海等地率先实施，预计 2012 年北京、上海等地将要实施国排放法规。 越来越严的排放法规的实施对于实现国家的节能减排目标具有重要意义，但是柴油油品的改善却由于量多面广等原因一直跟不上， 2007 年年中时收集的柴油含硫量分布： 图 1
4、2007 年年中中国柴油油品含硫量分布 2007 年全国平均硫含量 1 30010-6，大部分地区硫含量高于 2 00010-6，只有北京硫含量低于 5010-6。 时至今日，全国大部分地区仍难有含硫量低于 35010-6 的柴油。例如，2010 年福州中石油油品硫含量 55810-6，中石化油品硫含量 1 44010-6。 所以各车厂为了市场准入，只能通过改善发动机、排气系统等来应对越来越严的排放法规要求，当然油品质量不管怎样都对其有影响。 2 柴油油品对三元催化器的影响 说到油品的影响，首先来看看催化器的结构和工作原理 催化器的结构如图 2，主要由外壳衬垫和涂覆有催化剂（一般使用贵金属铂、
5、铑、钯中的 1 种或 2 种或 3 种）的载体组成。 催化器的工作原理如下图 3 和图 4, 从发动机出来的含有有害物质的高温尾气首先通过图 3 柴油氧化转化器（DOC)的通道，被催化剂氧化成水和二氧化碳。然后再通过图 4 柴油颗粒过滤器(CSF)过滤掉 PM（主要是碳烟） 。 从上述可以看出柴油催化器有 2 种：柴油氧化转化器（DOC) 和柴油颗粒过滤器(CSF) ，但在当前国排放法规要求下，一般不需要柴油颗粒过滤器(CSF)；到了国排放法规要求，可视发动机排放水平决定是否要柴油颗粒过滤器(CSF)，而国排放法规要求下，随着颗粒排放限值及 NOx 的降低，2 种柴油催化器都需要，柴油颗粒过滤
6、器 (CSF)不仅可以过滤掉颗粒，而且可以促进 NO 转化 NO2，从而达到再过滤 NO 的目的。 以上，我们了解了柴油催化器的相关信息，那么油品品质对其的影响多大呢？ 为了承受触发 CSF 再生所需的高温，DOC 必须使用 Pt/Pd 双金属配方，但 Pd 易被硫毒化。 图 5 柴油氧化转化器对 HC/CO 的转化原理 从图 5 可以看出，含硫量高的柴油经发动机高温作用，被氧化成 SO2，然后经过催化器孔时，催化剂 Pt(铂)/Pd(钯 )会把 SO2 部分再氧化成 SO3， SO2 和 SO3 生成多之后，部分以白烟排出到空气中，会形成酸雨，毒化大气；部分没排出去的，会继续与水及载体表面涂
7、料 AL2O3 反应形成硫酸铝，就会覆盖在催化剂 Pt(铂)/Pd(钯)上，致其无法与 HC 和CO 接触，就无法把 HC/CO 转化成 H2O 以及 CO2，导致催化剂 Pt(铂)/Pd(钯)对 HC/CO 的转化效率降低，也会因此把催化器堵塞住，致其无法工作，只能更换。所以含硫太高的柴油对催化器的影响可归结为如下 3 点： （1）含硫太高的柴油会严重降低柴油氧化转化器（DOC) 对 HC/CO 的转化效率。 （2）含硫太高的柴油会堵塞柴油颗粒过滤器(CSF)，而且是不可逆的，只能进行更换。原因是太多的 SO3 的生成会使烟灰急剧增加造成堵塞。 （3）含硫太高的柴油会形成大家看见的汽车排白烟的现象。原因是柴油颗粒过滤器(CSF)为了降低 NO 从而达到国 排放法规要求，所以需要采用燃烧燃油提高温度触发其再生功能。但太高的含硫情况下，再生就导致了 SO3 以白烟的形式集中排放出去，反而达不到排放的要求了。 3 结论 本文从我国柴油车的排放法规要求及柴油油品品质现状切入，通过对三元催化器的结构及工作原理的分析，最后导入油品品质不好会对三元催化器造成什么样的影响，由此，我们可以看出我国要想真正实现节能减排的目标，不仅仅只是发布更严格的排放法规要求，还要让油品品质也跟着同步提升，这样才能真正节能减排，让蓝天更蓝。 本论文转载于易起论文网：http:/
