大气污染控制工程中一氧化碳的形成方法

一氧化碳（CO）是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种，亦是燃烧过程中产生的主要污染物之一。因为它对健康有害甚至能致死，仔细监测和严格控制CO的排出一直被大部分工业部门所重视。当建筑物内的燃烧室和烟囱未做到严格密闭时，可能导致室内CO的浓度达到危险水平。CO的主要来源是汽车尾气。在北半球大气中CO的浓度是0.14×10-6，而在南半球为0.06×10-6。CO的全球排放量是2×108t/a，但大气中CO浓度似乎保持不变。CO由天然过程，例如通过土壤微生物，转变为CO2和CH4。在含氢燃料的氧化中，CO作为一种反应中间产物形成，其向CO2转变几乎全部依赖下述基本反应

其中

k+1=4.4T1.5e372/T[m3/(mol·s)]

目前，可以肯定，最初存在于燃料中的所有C都将形成CO。因此，所有控制CO排出的努力都集中在完全氧化CO，而不是企图阻止它的形成。图2-8是各种气体在预混的碳氢化合物火焰中的浓度分布。从图中可以看出，作为中间产物的CO，在甲烷将要燃尽时，其浓度达到最大值。假如在火焰温度下有足够的氧存在并且停留时间足够长，CO浓度可以达到非常低的水平，转变为CO2。对于反应混合物的绝热燃烧，火焰中CO的最大浓度一般都大于平衡浓度值。在尾气中监测到的CO浓度低于在火焰中的最大值，但仍高于尾气条件下的平衡浓度值。

图2-8　一维预混层流火焰中的浓度分布

CO的形成和破坏过程都是由动力学控制的。在碳氢化合物燃烧机理中形成CO的最基本反应路线之一，可以表示为(www.xing528.com)

RH→R→RCHO→RCO→CO

式中，R——烃基。

主要的CO形成反应是由于RCO基的热分解。可以用一个准综合的模式描述CO的形成，即

CO氧化为CO2的速率较CO的形成速率慢。在碳氢火焰中，通常有相对较大的OH基浓度，CO的氧化主要通过与OH基的反应。而CO通过以下反应

CO+O2→CO2+O

被氧化的过程，由于反应速率很慢，在许多情况下可以忽略。氧化CO的各种基本步骤是清楚的，但除像甲烷一样简单的燃料外，CO的形成步骤并不十分清楚。