Математическое моделирование процессов в каталитических фильтрах при очистке отходящих газов дизельных двигателей от сажи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Павлова, Татьяна Леонидовна

• Павлова, Татьяна Леонидовна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Павлова, Татьяна Леонидовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ САЖЕВЫХ ФИЛЬТРОВ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Формирование и структура сажевых частиц

1.2. Методы подавления выбросов сажевых частиц в выхлопных газах дизельных двигателей

1.2.1. Керамические сотовые блоки с фильтрацией потока через стенку

1.2.2. Керамические пены или высокопористые ячеистые материалы

1.2.3. Фильтры с навивкой керамической нити на перфорированные стальные трубки

1.3. Методы регенерации фильтров

1.3.1. Использование каталитических добавок в топливо

1.3.2. Использование каталитических покрытий материала фильтра

1.3.3. Использование катализаторов для окисления N0,

содержащегося в выхлопных газах до N02 с последующим газофазным окислением сажи диоксидом азота

1.4. Моделирование механизмов осаждения сажевых частиц

1.5. Моделирование кинетики окисления сажевых частиц

1.5.1. Кинетические уравнения

1.5.2. Методы исследования активности катализаторов в реакциях окисления сажи27

1.5.3. Кинетические параметры

1.6. Математическое моделирование сажевых фильтров

1.7. Заключение к литературному обзору и постановка задач диссертации

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Блоки с волокнистой структурой

2.1.2. Дизельная сажа

2.1.3. Модельная сажа

2.2. Установки, использованные в работе

2.2.1. Стенд для измерения гидравлического сопротивления блоков

2.2.2. Моторный стенд

2.2.3. Каталитическая установка с проточным реактором. Методики и условия проведения экспериментов

2.2.4. Термический анализ. Методики и условия проведения экспериментов

2.3. Физико-химические методы исследования

2.3.1. Химический анализ образцов

2.3.2. Сканирующая электронная микроскопия

2.3.3. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (ПЭМВР)47

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1. Исследования материала с волокнистой структурой (вспененный кварц) ТЗМК-10 и ТЗМК-25

3.1.1. Структура материала

3.1.2. Гидравлическое сопротивление на чистых блоках

3.2. Исследования дизельной сажи, собранной в волокнистом фильтре

3.2.1. Распределение сажи в волокнистом фильтре, полученной в условиях моторного стенда

3.2.2. Физико-химические свойства дизельной сажи

3.3. Определение кинетических параметров окисления модельной сажи

3.3.1. Определение кинетических параметров окисления модельной сажи из

экспериментов ТОО

3.3.2. Определение кинетических параметров окисления модельной сажи и

октадекана из экспериментов ДТА

ГЛАВА 4.МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ САЖЕВЫХ ФИЛЬТРОВ

4.1. Формулировка математической модели

4.2. Проверка адекватности модели

4.2.1. Сопоставление расчетов и экспериментальных данных по испытаниям некаталитического фильтра

4.2.2. Сопоставление расчетов и экспериментальных данных по испытаниям каталитического фильтра

4.3. Сравнение фильтрующих материалов

4.4. Оценка параметров модели

4.4.1. Оценка параметров модели для муллитового фильтра

4.4.2. Оценка параметров модели для кварцевого фильтра

4.5. Результаты математического моделирования

4.5.1. Муллитовый фильтр

4.5.1.1 .Активная регенерация. Фильтрация отходящих газов

4.5.1.2.Активная регенерация. Окисление сажи

4.5.1.3.Влияние параметров модели на заполнение муллитового фильтра сажей

4.5.1.4.Пассивная регенерация

4.5.2. Кварцевый фильтр

4.5.2.1.Влияние параметров модели на заполнение кварцевого фильтра сажей

4.5.2.2.Активная регенерация кварцевого фильтра

4.5.2.3.Пассивная регенерация кварцевого фильтра

4.5.3. Влияние полидисперсности частиц сажи на показатели заполнения кварцевого фильтра

4.5.4. Влияние катализаторов на регенерацию кварцевого фильтра

4.5.5. Моделирование циклических режимов заполнения фильтра сажей и регенерации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 4

ГЛАВА 5. РЕГЕНЕРАЦИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА ПРИ НАЛИЧИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В САЖЕ

5.1. Регенерация фильтра при постоянной входной температуре

5.2. Регенерация фильтра в режиме программируемого подъема входной температуры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 5

ВЫВОДЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. АЛГОРИТМ

2. БЛОК-СХЕМЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование процессов в каталитических фильтрах при очистке отходящих газов дизельных двигателей от сажи»

Введение

Процессы горения различных видов топлив широко распространены во многих областях хозяйственной деятельности: промышленное производство, котельные, ТЭЦ, тепловые двигатели, используемые на автомобилях, судах, железнодорожном и авиационном транспорте, а также в различных стационарных установках.

В результате реализации процессов горения происходит образование не только нетоксичных продуктов полного сгорания (С02 и паров воды Н20), но и вредных веществ: продуктов неполного сгорания (СО, углеводородов, частиц сажи), продуктов окисления азота, серы и свинца. В состав частиц сажи входит углерод, сульфаты, оксиды металлов и углеводороды, некоторые из которых, включая полиароматические соединения, обладают хорошо известными мутагенными и канцерогенными свойствами. По этой причине, правительства США, Японии и Европейских стран снижают допустимые пределы выбросов таких частиц для пассажирских, легковых и грузовых автомобилей. Обеспечение допустимого в настоящее время в США и Европейских странах содержания вредных веществ в выхлопных газах дизельных двигателей (ЕВРО-5) требует серьезных технологических мер, позволяющих уменьшить концентрацию сажи и не превысить рекомендуемые нормы. Дальнейшие улучшения в конструкции и в условиях эксплуатации двигателя, будут недостаточными, поэтому для сокращения массы сажевых частиц, попадающих в атмосферу, требуется применение каталитического устройства для последующей очистки выхлопных газов [1-5].

В настоящее время такими каталитическими устройствами являются различные типы фильтров, которые изготавливаются из высокопористых материалов, таких как кордиерит, карбид кремния, керамические или металлические пены или волокна. Конструктивно фильтры представляют собой блоки в виде дисков с системой каналов

внутри или сплошных дисков без каналов.

Задача разработки новых и усовершенствования существующих каталитических фильтров для улавливания и дальнейшего окисления частиц сажи является актуальной, но непростой задачей. Она требует знаний и о процессах, отвечающих за накопление частиц сажи в фильтрах, приводящее как к дальнейшему повышению эффективности улавливания частиц, так и к росту перепада давления, и о процессах регенерации фильтров. В этом случае наиболее целесообразным подходом к решению такой задачи является применение методов математического моделирования с использованием адекватных математических моделей, способных учесть механизмы улавливания полидисперсных частиц сажи пористыми волокнистыми материалами и материалами с пеноструктурой, правильно оценить рост перепада давления в фильтре, описать процессы окисления частиц сажи, имеющей сложный состав, различными катализаторами.

В работе исследуются как процессы накопления частиц сажи в фильтрах, так и процессы регенерации. В качестве исследуемых модельных пористых материалов были выбраны четыре материала: два с пеноструктурой (муллит, цирконий, упрочненный алюминием (¿ТА)), с волокнистой структурой (волокнистый кварц) и карбид кремния. По результатам этих исследований был обоснован выбор муллита и волокнистого кварца в качестве материалов для каталитических фильтров с целью проведения теоретического исследования процессов фильтрации отходящих газов (ОГ) и каталитической регенерации фильтров. Для исследования каталитического окисления сажи использовались катализаторы: СеО2/0-А12Оз, Р1/СеО2/0-А12О3, Ре-Мп-К-0/у-А1203. В качестве катализатора окисления сажи с октадеканом взят катализатор Ре-Мп-К-0/у-А1203.

Структура и содержание работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Во введении обоснована актуальность исследования, кратко сформулирована основная идея диссертационной работы.

В первой главе содержится анализ публикаций, касающихся вопросов математического моделирования каталитических сажевых фильтров, включающих, в частности, вопросы моделирования процессов осаждения сажевых частиц и вопросы моделирования кинетики окисления сажевых частиц; представлен существующий подход к моделированию каталитических сажевых фильтров; кроме того, рассмотрены вопросы, касающиеся структуры и состава сажевых частиц, методов снижения выбросов сажевых частиц в атмосферу, типов фильтров и методов их регенерации. На основе проведенного анализа литературных данных сформулирована цель и задачи диссертации.

Во второй главе описаны объекты исследования (волокнистый кварц, дизельная и модельная сажа); установки, используемые в работе (аэродинамическая установка, моторный стенд, в условиях которого была уловлена дизельная сажа (ОАО «Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт двигателей», г. Владимир, далее ОАО «НИКТИД»), каталитическая установка и установка для термического анализа) и физико-химические методы исследования (химический анализ, сканирующая электронная микроскопия, просвечиващая электронная микроскопия высокого разрешения с энергодисперсионным рентгеновским микроанализом).

В третьей главе описаны экспериментальные данные, полученные в работе. Приведены результаты изучения физико-химических свойств дизельной сажи и ее осаждения в волокнистом кварцевом фильтре; приведены результаты изучения аэродинамики волокнистых материалов на аэродинамическом стенде; приведены оценки кинетических параметров каталитического окисления модельной сажи и сажи с добавление октадекана на катализаторах, разработанных в Институте катализа СО РАН (ИК СО РАН).

В четвертой главе приведено описание детальной математической модели каталитического сажевого фильтра; представлены результаты верификации модели; представлены результаты численного анализа процессов осаждения частиц сажи в каталитических фильтрах и окислительной регенерации фильтров; исследовано влияние таких параметров, как конструкция фильтра и материал фильтра на эффективность улавливания частиц сажи и рост перепада давления в процессе улавливания, а также режимов регенерации при варьировании рабочих параметров на степень очистки фильтра от сажи для двух типов материала фильтра: материал с пеноструктурой (муллит) и материал с волокнистой структурой (волокнистый кварц); исследовано влияние полидисперсности частиц сажи и структурных элементов материала фильтра, различных катализаторов и цикличности процессов улавливания и окисления сажи на эффективность работы фильтра.

В пятой главе приведены результаты математического моделирования регенерации каталитического фильтра на основе волокнистого кварца в условиях, когда на поверхности сажи присутствуют адсорбированные углеводороды (октадекан); исследовалось влияние содержания октадекана и режима регенерации (фиксированная входная температура и программируемый подъем входной температуры) на эффективность регенерации фильтра и, в частности, на отсутствие локальных перегревов.

В приложении приведены алгоритм решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных и блок-схема программы.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Павлова, Татьяна Леонидовна

Выводы

1. Разработана детальная математическая модель процессов в каталитическом сажевом фильтре на основе пористых материалов, учитывающая полидисперсность частиц сажи и волокон фильтрующего материала, наличие углеводородов, адсорбированных на поверхности частиц сажи, цикличность процессов улавливания и окисления сажи. На основании описания экспериментальных данных определены ее параметры.

2. Исходя из требований, предъявляемых к каталитическим сажевым фильтрам, обоснован выбор материала для конкретной конструкции фильтра. Проведено математическое моделирование для двух типов фильтров (муллитового фильтра в виде диска и кварцевого фильтра в виде блока с фильтрацией выхлопных газов через стенку канала). Впервые показано, что наибольшее влияние оказывает скорость потока выхлопных газов и размеры частиц сажи. Степень регенерации в большей степени зависит от температуры ОГ и катализатора. При температурах ниже 300 °С эффективная работа фильтра возможна только при чередовании заполнения фильтра и его регенерации. При температурах выше 300 °С каталитический фильтр работает эффективно без использования принудительной регенерации.

3. Установлено, что учет полидисперсности частиц сажи позволяет адекватно оценить эффективность улавливания частиц сажи. Полидисперсность волокон фильтра существенно не влияет на величину перепада давления по фильтру.

4. Исследовано влияния цикличности регенерации на эффективность удаления частиц сажи из потока и на динамику перепада давления. Показано, что при чередовании процессов фильтрации ОГ и регенерации фильтра процесс можно считать установившимся, начиная с третьего цикла.

5. Проведено математическое моделирование процессов совместного окисления модельной сажи и октадекана на катализаторе Ре-Мп-К-0/у-А1203. Численные расчеты показали, что при проведении регенерации фильтра с фиксированной входной температурой, значение Г0 и количество адсорбированного на саже октадекана оказывают влияние на степень регенерации фильтра: чем выше Г0 и массовая доля октадекана, тем выше степень регенерации фильтра, но их увеличение может привести к значительным перегревам. При регенерации фильтра в условиях программируемого подъема входной температуры перегревов не наблюдается, максимальная температура и степень регенерации фильтра практически не зависят от массовой доли адсорбированного октадекана. От скорости подъема температуры зависит время полной регенерации фильтра.

6. Полученные в результате численного анализа данные по эффективности работы фильтров различных конструкций и типов фильтрующих материалов при варьировании параметров выхлопных газов могут являться основой при разработке новых и оптимизации существующих фильтров.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ концентрация частиц сажи в газовой фазе, кг/м' 3 концентрация С02 в газовой фазе, моль/м концентрация N2 в газовой фазе, моль/м3 концентрация 02 в газовой фазе, моль/м3 удельная теплоемкость газовой фазы, Дж/кг/К удельная теплоемкость слоя частиц, Дж/кг/К удельная теплоемкость фазы фильтра, Дж/кг/К

С показатель Каннингема = ]Д 1 + (ЗА./2с1р)л/Зл/2) йроге диаметр поры, м df средний диаметр эквивалентного волокна, м у- диаметр волокна, м диаметр чистого эквивалентного волокна, м с1р диаметр частицы сажи, м йу диаметр частицы сажи, м

О Броуновская диффузия частиц СКвТе/Зтц1^р,м2/с Ел энергия активации, Дж/моль

Рг число Фруда = ч

Рг' модифицированное число Фруда = - dh)V2 /К} g{df) функция распределения диаметра волокон по размерам g{d*p ) функция распределения диаметра частиц по размерам кг константа скорости, кг-м/с/атм1/2, кг-м2/с/атмш кг ш преэкспоненциальный множитель константы скорости, кг-м/с/атм1/2, кг-м2/с/атм1

К{е0) коэффициент проницаемости для чистых фильтров

К(ъ) коэффициент проницаемости для загрязненных фильтров

К\ константа в модифицированном числе Фруда, м3/с2

К2 преэкспоненциальная константа в параметре г| 1

К„ константа Больцмана

Кп число Кнудсена л/в-6?,

I толщина фильтра, м т отфильтрованная концентрация сажи в фильтре, кг/м3 тса, масса катализатора на единицу объема фильтра, кг/м^ Мс молекулярный вес углерода, кг/моль

Ре число Пекле, = у'г/у / £> парциальное давление кислорода, атм гр скорость реакции сажи на единицу объема, кг/м3/с

Я универсальная газовая постоянная = 8,314 Дж/моль/К

Яе число Рейнольдса = р^роге /

Ri параметр перехвата

Б1к число Стокса = (ср^у'))

-1 -2

Б, удельная поверхность частиц сажи, м ; число точек контакта сажи с катализатором, м г время, с

Т0п опорная температура, К

Т0 273 К

Твх температура газа на входе в фильтр, К

V скорость газа на полное сечение фильтра, м/с х пространственная переменная по глубине фильтра, м

У массовая доля кислорода в выпускном газе у мольная доля кислорода в выпускном газе уСОг мольная доля С02 в газе у02 мольная доля 02 в газе мольная доля N2 в газе

Греческие символы а порядок реакции по саже

3 порядок реакции по кислороду у массовая доля адсорбированного на саже октадекана

АР перепад давления в фильтре, Па

Д#с массовая энтальпия сгорания углерода (= 32800 кДж/кг)

ДЯ0д массовая энтальпия сгорания октадекана е0 пористость чистого фильтра б пористость загрязненного фильтра ф отфильтрованная доля на единицу глубины фильтра, м"1

П! эффективность улавливания (осаждения) из-за инертного соударения т|2 эффективность улавливания из-за перехвата т|23 эффективность улавливания из-за взаимодействия между перехватом и Броуновской диффузией г|з эффективность улавливания из-за Броуновской диффузии

Л ¡иск уменьшение улавливания фильтрации вызванное явлением возврата уловленной сажи в газовый поток т| общая эффективность улавливания

X средняя длина свободного пробега газовых молекул, м коэффициент динамической вязкости газа, кг/м3/с

125

Н/ средний диаметр волокна (медиана), мкм у-р средний диаметр частицы (медиана), мкм

0 доля осажденной в фильтре сажи

Рг плотность газа, кг/м3

Р* плотность одной углеродной частицы, кг/м3

Р: плотность осажденного (размещенного) углеродного слоя, кг/м"

Р/ плотность фильтра, кг/м3 р> плотность газа в /-ом канале

Рр насыпная плотность сажи

Рл' насыпная плотность подложки

Ри> плотность газа на стенке стандартное отклонение для волокна, мкм а^ стандартное отклонение для частицы, мкм со отношение веса углерода к катализатору ю* критическое значение со

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Павлова, Татьяна Леонидовна, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие. Владимир: Владимирский государственный университет, 2000. 256 с.

2. М. Ambrogio, G. Saracco, V. Specchia. Combining filtration and combustion in particulate traps for diesel exhaust treatment // Chemical Engineering Science. - 2001. - №56. - P. 1613-1621.

3. P. Zelenka, W. Cartellieri, P. Herzog. Worldwide diesel emission standards, current experiences and future needs // Applied Catalysis B: Environmental. - 1996. - №10. - P. 3-28.

4. B.A.A.L. van Setten, M. Makkee, J.A. Moulijn. Science and technology of catalytic diesel particulate filters // Catalysis reviews. - 2001. - V. 43. - №4. - P. 489-564.

5. G. Saracco, C. Badini, V. Specchia. Catalytic traps for diesel particulate control // Chemical Engineering Science. - 1999. - №54. - P. 3035-3041.

6. T. Ishiguro, Y. Takatori, K. Akihama. Microstructure of diesel soot particles probed by electron microscopy: first observation of inner core and outer shell // Comb. And Flame. -

1997. -№108. - P. 231-234.

7. A. Cybulsky, J.A. Moulijn. Structured catalysts and reactors. Boca Ration: CRC Press, 2002.

8. C. van Gulijk. Rational Desing of a roboust diesel particulate filter: Ph. D. Thesis. Technical

University of Delft, 2002.

9. C. van Gulijk, J.J. Heiszwolf, M.Makkee, J.A. Moulijn. Selection and development of a

reactor for diesel particulate filtration // Chemical Engineering Science. - 2001. - №56. - P. 1705-1712.

10. M. Ambrogio, G. Saracco, V. Specchia, C. van Gulijk, M. Makkee, J.A. Moulijn. On the generation of aerosol for diesel particulate filtration studies // Separation and Purification

Technology 2002. - №27. - 195-209. W.J. C. Summers, S. van Houtte, D. P saras. Simultaneous control of particulate and NOx emission from diesel engines. // Applied Catalysis B: Environmental. - 1996. - №10. - P. 139-156.

12. Анциферов B.H., Остроушко A.A., Макаров A.M. Синтез, свойства и применение катализаторов окисления сажи на основе модифицированных высокопористых ячеистых материалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 63 с.

13. P. Eastwood. Critical Topics in Exhaust Gas Aftertreatment. Research Studies Press LTD.

(2000).

14. P.Ciambelli, P. Corbo, V. Palma, P. Russo, S. Vaccaro, V. Vagleco. Study of catalytic filters for soot particulate removal from exhaust gases // Topics in Catalysis. - 2001. - Vols. 16/17. - №1 - 4. - P.279-284.

15. J J. Richardson, Y. Peng, D. Remue. Properties of ceramic foam catalyst supports: pressure drope // Applied Catalysis A: General. - 2000. - №204. - P. 19-32.

16. A.G. Konstandopoulos, M. Kostoglou. Reciprocating flow regeneration of soot filters // Combustion and flame. - 2000. - №121. - P. 488-500.

17.1. Roth, T. Eckhardt, B. Franz, J. Patschell. 02H2 assisted regeneration of diesel particulate traps at typical exhaust gas temperatures // Combustion and flame. - 1996. - №115. - P. 28-37.

18. S. Liu, A. Obuchi, J. Uchisava and other. An exploratory study of diesel soot oxidation with N02 and 02 on supported metal oxide catalysts // Applied Catalysis B: Environmental. -

2002.-№37. P.-309-319.

19. S.T. Gulati, M. Makkee, A. Setiabudi. Ceramic Catalysts, Support, and Filters for Diesel Exhaust After-Trwatment, in Structured Catalysts and Reactors, edited by A. Cybulski, J. A. Moulijn II Taylor & Francis Group - 2006. - P. - 663-700.

20. A. Carrascull, I.D. Lick, E.N. Ponzi and others. Catalytic combustion of soot with a 02/N0 mixture. KN03/Zr02 catalysts // Catalysis communication - 2003. - №4. - P.124-128.

21. G. Mul, F., Kapteijn, C. Doornkamp, JA.Moulijn. Transition metal oxide catalysed carbon black oxidation: a study with 1802 // J. Catal. - 1998. - №179. P. - 258-266.

22. M. Seipenbusch, J. van Erven, T. Schalow and others. Catalytic soot oxidation in microscale experiments // Applied Catalysis B: Environmental. - 2005. - №55. P. - 31-37.

23. S. Xiao, K. Ma, X. Tang. The lean catalytic redaction of nitric oxide by solid carbonaceous materials // Applied Catalysis B: Environmental. - 2001. - V.32. Issue 1 - 2. P. - 107-122.

24. F. Jacquot, V. Logie, J.F. Brilhac, P. Gilot. Kinetics of the oxidation of carbon black by N02. Influence of the presence of water and oxygen // Carbon. - 2002. - №40. P. -335-343.

25. P. Ciambelli, V. Palma, S. Vaccaro. The role of NO in the regeneration of catalytic ceramic filters // Catalysis Today. - 2000. - №60. P. - 43-49.

26. G. Mul, W. Zhu, F. Kapteijn, J.A. Moulijn. The effect of NOx and CO on the rate of transition metal oxide catalysed carbon black oxidation: An exploratory study // Applied Catalysis B: Environmental. - 1998. - №17. P. - 205-220.

27. M.V. Twigg. Progress and future challenges in controlling automotive exhaust gas emissions // Applied Catalysis B: Environmental. - 2007. - №70. P. - 2-15.

137

28. G. Kolios, A. Gritsch, A. Morillo, U. Tuttlies, J. Bernnat, F. Opferkuch, G. Eigenberger. Heat-integrated reactor concepts for catalytic reforming and automotive exhaust purification // Applied Catalysis B: Environmental. - 2007. - №70. P. - 16-30.

29. T.Paquet, J. Tahara, T. Sugiyama and others. First test results of a field trial with diesel passenger car, equipped with the DPNR exhaust aftertreatment syatem // Aachener Kolloquium Fahrzeug und Motorentechnik. - 2002.

30. A. Yezerets, N. W. Currier, N.A. Eadler and others. Investigation of the oxidation behavior of diesel particulate matter // Catalyst today. - 2003. - №88. - P.17-25.

31. A.S. Payatakes. Model of transient aerosol particle deposition in fibrous media with dendritic pattern // AlChe Journal. - 1977. V. 23, №2. - P.192-202.

32.A.S. Payatakes, L. Gradon. Dendritic deposition of aerosol by convective Brownian diffusion for small, intermediate and high particle Knudsen numbers // AlChe Journal. -1980. V. 26, №3. - P.443-454.

33 .C.Y. Chen. Filtration of Aerosol by fibrous media // Chem. Rew. - 1955. - №55. -P.595-624.

34. S. H. Oh, J.S. MacDonald and others. Mathematical modeling of fibrous filters for diesel particulates - theory and experiment // SAE Technical paper series 810113. - 1981. -P.1-12

35.J.E. Johnson, D.B. Kittelson. Deposition, diffusion and adsorption in the diesel oxidation catalyst. // Applied Catalysis B: Environmental. - 1996. - №10. P. - 117-137.

36. J. P. A. Neeft, T.X. Nijhuis, E. Smakman and others. Kinetics of the oxidation of diesel soot // Fuel. - 1997. - V. 76. - №12. - P.l 129-1136

37. M. A. Peralta, M. S. Gross and others. Catalytic combustion of diesel soot: Experimental design for laboratory testing // Chemical Engineering Journal. - 2009. - №152. P. -234-241.

38. P.Darey, P. Da Costa, H. Mellottee and others. Kinetics of catalyzed and non-catalyzed oxidation of soot from a diesel engine // Catalyst today. - 2007. - №119. - P.252-256.

39. P. Ciambelli, M. D'Amore, V. Palma, S. Vaccaro. Catalytic oxidation of amorphous carbon black. // Combustion and flame. - 1994. - №99. - P. 413-421.

40. D. Reichert, T. Finke and others. Global kinetic modeling of the reaction of soot with 02 and NOx on Fe203 katalysts // Applied Catalysis B: Environmental. - 2008. - №84. P. -803-812.

41. V. Serra, G. Saracco, C. Badini, V Specchia. Combustion of carbonaceous materials by Cu-K-V based catalysts. II. Reaction mechanism. // Applied Catalysis B: Environmental. -1997. -№11. - P. 329-346.

42. P. Ciambelli, P. Corbo, M. Gambino, V. Palma, S. Vaccaro. Catalytic combustion of carbon particulate. // Catalyst today. - 1996. - №27. - P.99-106.

43. M. Браун и др. Реакции твердых тел. Москва: «Мир», 1983.

44. J.P. A. Neeft, М. Маккее, J.A. Moulijn. Metal oxides as catalysts for the oxidation of soot // The Chemical Engineering Journal. - 1996. - №64. - P.259-302.

45. B.A.A.L. van Setten, J.M. Schouten, M. Makkee, J.A. Moulijn. Realistic contact for soot with an oxidation catalyst for laboratory studies // Applied Catalysis B: Environmental. - 2000. -№28. - P. 253-257.

46. B. Dernaika, D. Uner. A simplified approach to determine the activation energies of uncatalysed and catalysed combustion of soot // Applied Catalysis B: Environmental. -2003.-№40. -P. 219-229.

47. J.P.A. Neeft, M. Makkee, J.A. Moulijn. Catalytic oxidation of carbon black - I. Activity of catalysts and classification of oxidation profiles // Fuel. - 1998. V. 77. - №3. - P. 111-119.

48. B.A.A.L van Setten, C. van Gulijk, M. Makkee, J.A. Moulijn. Molten salt are promising catalysts. How to apply in practice? // Topics in Catalysts. - 2001. V. 16/17. - №1 - 4. - P. 275-279.

49. D. Fino, P. Fino, G. Saracco, V. Specchia. Innovative means for the catalytic regeneration of particulate traps for diesel exhaust cleaning // Chemical Engineering Science. - 2003. -№58. -P.951-958.

50. D. Fino, G. Saracco, V. Specchia. Filtration and catalytic abatement of diesel particulate from stationary sources // Chemical Engineering Science. - 2002. - №57. - P.4955-4966.

51. Z). Uner, M.K. Demirkol, B. Dernaika. A novel catalysts for diesel soot oxidation // Applied Catalysis B: Environmental. - 2005. - №61. - P. 334-345.

52.1.C.L. Leocadio, S. Braun, M. Schmal. Diesel soot combustion on Мо/А12Оз and V/AI2O3 catalysts: investigation of the active catalytic species // Journal of Catalysis. - 2004. -№223.-P.114-121.

53.M.N. Bokova, C. Decarne, E. Abi-Aad and others. Kinetics of catalytic carbon black oxidation //Thermochimica Acta. - 2005. - №428. - P. 165-171.

54. P. Ciambelli, M. D Amore, V. Palma, S. Vaccaro. Catalytic oxidation of amorphous carbon black // Combustion and Flame. - 1994. V. 99, Issue 2,- P. 413-421.

55. B.R. Stanmore, J.F. Brilhac, P. Gilot. The oxidation of soot: a review of experiments, mechanisms and models // Carbon. 2001. - №39. P. - 2247-2268.

56. C. Li, Т. C. Brown. Carbon oxidation kinetics from evolved carbon oxide analysis during temperature-programmed oxidation. // Carbon. 2001. - №39. P. - 2335-2338.

57. P. Ciambelli, P. Corbo, M. Gambino, V. Palma, S. Vaccaro. Catalysis combustion of carbon particulae. // Catalysis Today. - 1996. - №27. P. - 99-106.

58 .E.J. Bisset, F. Shadman... Thermal regeneration of diesel-particulate monolithic filters // AlChe Journal. - 1985. V. 31, №5. - P.753-758.

59. O. Haralampous, G.C. Koltsakis. Intra-layer temperature gradients during regeneration of diesel particulate filters // Chemical Engineering Science. - 2002. - №57. P. - 2345-2355.

60 .E.J. Bissett. Mathematical model of the thermal regeneration of a wall-flow monolith diesel particulate filter // Chemical Engineering Science. - 1984. V. 39. - №7/8. P. - 1233-1244.

61. M. Kostoglou, P. Housiada, A.G. Konstandopoulos. Multi-channel simulation of regeneration in honeycomb monolithic diesel particulate filters // Chemical Engineering Science. - 2003. V. 58. - №14. P. - 3273-3283.

62.1.P. Kandylas, G.C. Koltsakis. N02-Assisted Regeneration of Diesel Particulate Filters: A Modeling Study // Ind. Eng. Chem. Res. - 2002. - №41. - P. 2115-2123.

63. M. Bogdanic, F. Behrendt, F. Mertins. The influence of a 2-component model on the computed regeneration behaviour of an uncoated diesel particulate filter // Chemical Engineering Science. - 2008. - №63. P. - 2601-2613.

64. S. Bensaid, D. L. Marchisio, D. Fino. Numerical simulation of soot filtration and combustion within diesel particulate filters // Chemical Engineering Science. - 2010. -№65. P.-357-363.

65. http:/7www.technok)aiva.ru/tech/ceramics/index.htni]

66. Испытания противосажевого фильтра на дизельном двигателе в условиях моторного стенда. Отчет ОАО «НИКТИД» по договору №3-09. г. Владимир, 2009.

67. A.S. Ivanova, G.S. Litvak, V. V. Mokrinskii and others. The influence of the active component and support nature, gas mixture composition on physicochemical and catalytic prorerties of catalysts for soot oxidation // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 2009. - №310. P. - 101-112.

68. Eastwood P. Critical topics in exhaust gas after-treatment. Research Studies Press LTD. (2000).

69. Аэров М.Э., Тодес O.M., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Ленинград: Химия, 1979.

70. В.А. Чернышев. Тягово-динамический и топливно-экономический расчет автомобиля: Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. - М.: МГАУ, 2002. -39 с.

71.В.В. Кельцев, П.А. Теснер. Сажа. Свойства, производство и применение. М.: Гостоптехиздат, 1952. - 172 с.

72. G.N. Pontikakis, et al. A mathematical model for the dynamic particulate filtration in diesel foam filter // Particulate Science and Technology.- 1999. - №17. - P. 179-200.

73. P. Tandon, A. Heibel, J. Whitmore and others. Measurement and prediction of filtration efficiency evolution of soot loaded diesel particulate filters. // Chemical Engineering Science. - 2010. - №65. P. - 4751-4760.

74. G. Lepperhov. Influences of the particle size distribution of diesel particulate emission // Topic in Catalysis. - 2001. - V. 16/17. - №1 - 4. - P. 249-254.

75. D. Thomas, P. Contal, V. Renaudin. Modelling pressure drop in HEP A filters during dynamic filtration. II J. Aerosol Sci. - 1999. - V.30. - №2. - P. 235-246.

76. Сталл Д., Вестрам Э., Зинке Г. Химическая термодинамика органических соединений. -М.: «Мир», 1971.

77. Н. Zheng, J.M. Keith. Ignition analysis of wall-flow monolith diesel particulate filters. // Catalysis Today. - 2004. - №98. P. - 403-412.

78. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Лениздат: «Химия», 1987. - 575 с.

79. Structured catalysts and reactors. Edit by A. Cybulski, J.A. Moulijn. Marcel Dekker. Inc, 1998.

80. M. Sharma, A.K. Agarwal, K.V.L. Bharathi. Characterization of exhaust particulates from diesel engine. // Atmospheric Environment. - 2005. - V.39. - №17. - P. 3023-3028.

81. D.B. Kittelson. Engines and nanoparticles. // Journal of Aerosol Science. - 1998. V.29. -№5 - 6. P. 575-588.

82. S. Collura, N. Chaoui, B. Azambre and others. Influence of the soluble organic fraction on the thermal behaviour, texture and surface chemistry of diesel exhaust soot. // Carbon. -

2005. - V. 43. - №3. P. 605-613.

83. Я Schulz, G. Bandeira De Melo, F. Ousmanov. Volatile organic compounds and particulates as components of diesel engine exhaust gas. // Combustion and Flame. - 1999. V. 118.-№1-2. P. 179-190.

84. Жермен Дж. Каталитические превращения углеводородов. М.: Мир, 1972.

85. Загоруйко А.Н. Разработка и моделирование каталитических процессов в неподвижных адиабатических слоях в условиях искусственно создаваемого нестационарного состояния катализатора. / Дис. на соискание ученой степени доктор технических наук. - Новосибирск, 2006.

86. Качуровский Ю.А. Глубокое окисление примесей ароматических углеводородов в воздухе на оксидном алюмомеднохромовом катализаторе ИКТ-12-8 и разработка узла дожигания в нестационарном режиме. / Дис. на соискание ученой степени кандидат химических наук. - Новосибирск, 1988.

87. Берниковская Н.В. Математическое моделирование процессов окисления диоксидов серы в искусственно создаваемых нестационарных условиях с учетом динамических свойств катализатора. / Дис. на соискание ученой степени кандидат технических наук. -Новосибирск, 1996.

88. К. Флетчер. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Том I. - М.: «Мир», 1991.-496 с.

89. Новиков Е.А. Численные методы решения дифференциальных уравнений химической кинетики. // Математические методы в химической кинетике. - Новосибирск: Наука, 1990.-С. 53-68.

90. Бибин В.Н. Эффективные методы решения прямых и обратных задач химической кинетики. // XII Международная конференция по химическим реакторам. Часть I. -Новосибирск, 1996. - С. 127-132.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н. Берниковской Н.В., д.т.н. Носкову

A.C., к.т.н. Чумаковой H.A., д.т.н. Ермаковой А., д.т.н. Загоруйко А.Н., к.т.н. Зайковскому

B.И., к.х.н. Болдыревой H.H., Рудиной H.A., к.т.н. Кленову О.П., д.х.н. Ивановой A.C., Литвак Г.С., Мокринскому В.В., к.т.н. Покровской С.А., д.т.н. Решетникову С.И., к.т.н. Чумаченко В.А. за помощь на разных этапах создания работы и совместное обсуждение результатов.