流向變換催化燃燒技術及其應用的研究進展

梁文俊，李玉澤，李 堅，何 洪

（北京工業大學 區域大氣復合污染防治北京市重點實驗室，北京 100124）

流向變換催化燃燒技術及其應用的研究進展

梁文俊，李玉澤，李 堅，何 洪

（北京工業大學 區域大氣復合污染防治北京市重點實驗室，北京 100124）

概述了流向變換催化反應技術的來源及發展歷程，介紹了該技術的特點。流向變換催化燃燒技術是一種最早實現工業化、應用廣泛的非定態催化反應技術之一，具有集成度和熱量回收效率高、抗干擾能力強、可操作彈性大、能通過自身調節維持自熱反應狀態等優點。該技術可應用于生產二次能源和化學品、凈化工業廢氣及處理可揮發性有機物；綜述了該技術的應用研究進展，展望了該技術今后的研究目標。

流向變換；非定態；催化燃燒；研究進展

目前應用的反應器周期性流向變換操作的概念最早來源于美國，由Cottrell于1938年提出并申請了相關專利［1］。但直到20世紀70年代，Boreskov和Matros對該操作概念進行了系統性的數學描述，將其初步應用于SO2的氧化性實驗研究并建立了相應的工業反應裝置［2-3］。隨后該反應器操作概念得到了廣泛關注并在各種反應體系中得到應用，被認為是替代目前定態操作技術的理想選擇。

煤礦乏風、表面涂裝、印刷等條件下產生的廢氣流量大、濃度低，采用傳統的回收處理方法不經濟且效率不高。因此目前采用較多的方法是吸附法和破壞法相結合，但該方法會使整個凈化系統變得復雜，投資成本和運行費用增加，對相應的操作和控制系統也有極高的要求。而催化燃燒法具有二次污染小、污染物破壞徹底、流程相對簡單、操作和控制系數低等優點，是一種較理想的污染氣體去除方法。該方法的應用關鍵在于污染氣體要求具有足夠高的熱值，使其能基本維持相關反應在系統中的熱量平衡而無需從外界輸入較多的能量，這樣就極大地限制了該方法在低濃度污染氣體領域的應用［4-5］?；诖吮尘疤岢龅牧飨蜃儞Q催化反應技術結合了蓄熱燃燒和催化燃燒的特點，可適用的污染氣體濃度范圍較常規的催化燃燒技術更廣，因此應用前景更廣闊。

本文概述了流向變換催化反應技術的來源及發展歷程，介紹了該技術的特點及其在生產二次能源和化學品、凈化工業廢氣及處理可揮發性有機物（VOCs）方面的應用，綜述了該技術的應用研究進展。

1 流向變換催化反應技術概述

專利［6］描述了流向變換催化反應系統的雛形，即一種可利用催化反應釋放的熱量預熱將要進入反應器的污染氣體的設備。利用熱量的方式為：首先利用反應器兩端的特殊材料將催化反應所釋放的熱量蓄積，然后通過定期改變進入反應器的污染氣體的流向以利用已蓄積在反應器兩端的熱量。該技術的出現打破了傳統意義中定態操作對應最優操作系統的觀點。進一步的研究表明，以一種特殊的方式來強制實現進氣氣流和系統操作參數的周期性切換，使整個系統處于一種非定態，能極大程度地提高反應器的長期性能，也可改善反應器的自適應性。到20世紀60年代末，催化反應中自激振蕩現象的發現為流向變化催化燃燒反應器的強制性周期變換操作提供了理論依據［7］。Douglas等總結了強制周期性操作上的理論，并進一步證明了非定態操作具有不同于定態操作的溫度、濃度分布、穩定性和自適應性、轉化率等特點［8］。20世紀70～80年代，研究人員對固定床催化反應器人為非定態強制周期性操作技術進行了全面細致的分析，對因催化反應形成的熱波的傳播特性進行了更深入地考察和數學性描述，并成功將其投入SO2的氧化性實驗研究和工業化示范應用［9］。到目前為止，對流向變換催化系統的人為非定態操作技術已有大量的研究，并在許多方面有工業化應用的成熟案例。如：SO2的催化氧化、NOx的選擇性催化還原、天然氣的重整、煤礦乏風瓦斯的處理、甲醇合成以及氨合成等，流向變換催化技術在低濃度低熱值氣體催化燃燒方面具有廣闊的應用前景［10］。

在理想狀況下，流向變換催化燃燒反應系統是一種固定床絕熱式反應器，基本結構見圖1。從圖1可看出，反應器的主體一般為絕熱效果好的特殊材質，中間為催化劑，兩端為吸熱能力較強的蓄熱段。物料氣流（初始污染氣流）從裝置的一端進入反應器，在催化劑的表面發生非均相催化反應，在此過程中釋放出大量熱量，隨著產物尾氣沿反應器軸向從裝置的另一端流出，在該過程中，氣流攜帶的熱量被儲存在蓄熱段。在流向變換催化反應器的操作過程中，進入反應器的氣流方向通過閥門控制進行周期性的切換。

圖1 流向變換催化燃燒反應系統的基本結構Fig.1 Schematic diagram of a reverse-fow catalytic combustion system.

在催化燃燒反應持續進行的過程中，溫度相對較低的初始污染氣流從反應器的一端進入，被在上一個階段中蓄積熱量而溫度相對較高的床層加熱，與此同時，此段床層由接近入口端開始被相繼冷卻。氣流經過預熱，溫度逐漸達到可發生催化反應的起活溫度并接觸催化劑床層，經催化劑催化發生反應并釋放出大量熱量。隨著低溫進氣氣流不斷進入反應器，熱交換過程不斷發生，由此產生的溫度前沿和反應前沿會沿著氣流方向逐漸向反應器出口方向推進，如不改變氣體流向，則整個溫度床層將逐步移出反應器，導致反應器的溫度水平逐漸降低，最終由于溫度過低會導致氣體達不到起活溫度而使反應無法繼續進行，即反應器發生“熄火”現象。因此，需要定期切換氣體流向，改變反應器溫度床層的移動方向，將由催化反應所釋放熱量形成的主要溫度段留在反應器中間的催化劑床層。如此不斷地規律性切換反應器內氣體流向，則整個流向變換催化反應系統可持續穩定的進行下去［11-13］。

2 流向變換催化反應技術的特點

與傳統的固定床反應器相比，流向變換催化反應系統可更加廣泛地改變反應系統的操作性能。對于簡單的可逆放熱反應，由于較低的系統出口溫度，因此可得到比定態操作中最優操作參數更優的單程轉化效率，而對于復雜反應，則可改善操作過程的選擇性，提高最終轉化效率，改善反應器的操作特性。由于流向變換系統是動態操作系統，因此在一定范圍內比定態操作具有更大的反彈特性，可最大限度降低反應器本身對輸入條件波動的敏感度。系統結構集中度相對較高。流向變換系統一般集催化燃燒反應室、蓄熱室、換熱裝置為一體，不僅可降低維護費用，提高換熱效率，還可提高操作安全系數，降低事故發生率［14］。主要特點包括：適用濃度范圍廣，較低濃度下能夠維持自熱反應；流程集成度較高，設備費用較低；在進料輸入參數頻繁波動下能夠維持穩定運行狀態；床層溫度曲線規律且特殊；熱量利用率提高；污染小、環保效益高。

在催化燃燒反應中，由于氣、固兩相體積熱容相差較大，抵抗外界環境的干擾能力較強，這樣在催化燃燒過程中會形成一個沿軸向緩慢移動的熱波，其溫升明顯高于絕熱溫升。在催化過程中，若在熱波還未完全移出反應器之前改變反應混合物的流向，則可將催化燃燒過程釋放的反應熱全部蓄積在床層中的蓄熱段。在該模式下，即使進氣氣料的溫度和濃度均較低、波動較小，也能穩定維持自熱反應的進行［15］。

與傳統定態操作的反應器相比，流向變換催化燃燒反應器既是催化反應的加速室（在催化劑的活性表面上發生），又是換熱室與反應器的接觸點，還是蓄熱段（催化劑床層和兩端惰性材料具有較高的熱容和比表面積），因此反應裝置的集成度較高，省去了兩種單元操作下的投資成本和運行成本，以及定態操作中所需的原料預熱器，同時降低了整個床層的傳熱熱阻。

在工業上，進氣氣料的濃度和流量會存在一定范圍內的隨機上下波動，在較大濃度的波動情況下，長時間擾動可能會打破反應器的穩態操作。流向變換系統存在換向操作，由于氣固相單位體積熱容相差較大，因此系統本身具有一定的自適應性，在一定范圍內，能夠抵抗原始氣料速率和濃度的劇烈擾動，重新維持正常操作。

由于周期性的切換流向，在系統床層中形成一個中間高、兩端低的軸向溫度分布，非常接近可逆放熱反應的最佳操作溫度曲線。因此對于簡單可逆放熱反應，可以克服平衡限制，即使采用一段床層，也可得到比最優定態操作更高的單程轉化率，對于復雜反應可改善過程的選擇性或提高收率。

通過從反應器中段高溫區抽取高品位的熱能，不僅能在一定程度上控制整個床層的溫度分布，避免因為長時間運行導致熱量累計從而影響運行狀況，而且所抽取的高品位熱量也可重復利用，為氣體凈化過程帶來一些經濟效益。從環保角度看，反應器適于廢氣處理，流向變換系統催化效率高，因此可極大程度避免常規熱力燃燒產生的NOx等二次污染。

3 流向變換催化反應技術的應用

3.1 生產二次能源和化學品

流向變換反應器的熱回收率高，能將有限的反應熱蓄積在反應器床層中，即使待處理原料的濃度和溫度相對較低，通過自身的蓄熱及系統操作參數的調整也可達成自熱反應；對于可逆放熱反應，當催化劑的裝填量相同時，流向變換反應系統的催化效率優于傳統的定態催化技術，因此可提高原料利用率，降低后處理負荷。流向變換催化反應技術具有節能、潔凈、高效、高集成度和能利用低濃度原料的特點。目前該技術在用含低濃度SO2的原料生產濃硫酸的方向上已工業應用，在甲醇合成、Claus法從低濃度H2S中制取硫磺以及利用H2、CO、CH4低碳烴工業廢氣（或煤層氣）生產較高品位熱能等領域也展開了較系統的研究［16］。

3.2 凈化工業廢氣

大氣污染治理起初主要集中于研究工業廢氣中常見的SO2，CO，NOx等污染物質，這些污染物的濃度普遍較低。大部分氣體的催化氧化及氮氧化物的氨還原屬于放熱反應，若采用傳統的定態催化反應技術，均需從外界向反應系統補充能量才能維持平均值以上的催化效率，而且通常在系統運行過程中，廢氣的濃度、溫度和流量等參數會頻繁的波動，系統難以平穩的維持。如利用流向變換催化反應系統，不僅系統維持自熱反應持續進行的要求大幅降低，且對外界輸入條件的波動有極強的自適應性，可很好的彌補傳統技術的不足。凈化工業廢氣是最體現流向變換催化反應技術優勢的領域之一［17-19］。

3.3 處理VOCs

VOCs是重要的大氣污染物，其大多為有毒、有惡臭的氣體，某些物質在陽光直射的情況下會揮發分解或與氧化劑反應形成光化學反應，生成光化學煙霧，即造成一次污染的同時產生二次污染物，危害環境質量。工業上產生的VOCs一般氣量較大但濃度較低，傳統的催化燃燒法在燃燒過程中不可避免地會散失掉大部分熱量，這部分能量無法利用，因此能源利用率偏低；其次VOCs在燃燒過程中會釋放毒性很大的污染物，形成較為嚴重的二次污染。流向變換催化反應系統突出的特點便是能源利用率高，催化效率好，因此可應用于處理VOCs［20-22］。

4 流向變換催化反應技術進展

4.1 流向變換系統的數學模型化研究

數學模型方法是一種建立在實驗室規模研究基礎上，模擬反應器放大至工業規模來觀察系統運行狀況的有效技術手段。通過對反應機理的研究來區別操作參數的主次關系，可以簡化研究過程［23-24］。

流向變換催化反應系統具有一些較獨特的性質，反應器操作方式的核心為進氣方向周期性的切換，反應器內的任何空間、任何點的動態狀態都在隨時間發生改變，如溫度、濃度等參數?；诖颂攸c，在反應器內由于氣、固兩相性質（主要是熱容量）的不同引起兩相間的傳遞效應不可忽略，在進行數學模擬時應注意氣、固兩相的差異以縮小誤差。在操作過程中，該系統另外一個顯著的特點是熱波移動。不同于固定床反應器中熱波移動單一的特征，流向變換催化反應系統中，隨進氣方向的周期性改變，熱波在床層內沿流動方向緩慢移動會在床層的軸向形成較大的溫度梯度［25］。用流向變換反應器處理煤礦乏風瓦斯時典型的軸向溫度分布見圖2。

圖2 流向變換反應器軸向溫度分布圖Fig.2 Distributions of axial temperature in a reverse-fow reactor.

Nijdam等［26］研究了用于凈化污染氣體主體為VOCs的流向變換反應器的性能，他們首先基于Laplace變換，并考慮了陡峭溫度梯度的解析方法，采用了兩種不同數值的解析方法對簡化一維均向模型進行了求解，對各種算法得到的結果進行比較，發現在不考慮擬合模型參數的情況下，各種算法的結果較接近。隨后他們在Handley等［27］的實驗數據基礎上，在定制的工業設備（直徑220 cm、高300 cm、外加30 cm厚陶瓷隔熱層用來保溫、換向周期1.5 min）上進行實驗，將數據對3種算法的結果進行驗證，發現均較為相符。因此他們認為利用該解析方法時，如進氣的物理參數在系統空間中的差異極小則可忽略不計，即使不可忽略，也可用相對離散的布點模擬差異。

Nieken等［28-29］采用高頻模型探究了反應器過熱和進氣濃度過低時的反應器控制方法。當進氣濃度過低時不能維持反應器的自熱進行，必須從外界向反應器中部催化段輸入熱量（一般為電加熱）；當反應器產生熱量過多有可能導致反應器出現“飛溫”而導致催化劑失活時，需從反應器中部催化段抽取部分熱量，此部分熱量一般為高品質熱能，可加以利用。Ramdani等［30］采用了一維均向模型探究了輸入條件的改變對反應器性能的影響。模擬結果表明，在流向變換催化反應系統運行過程中，如進氣濃度突然改變，尤其是突然減少時，系統的催化效率不會迅速降低至零，而是會經過一段較長的時間，說明流向變換催化反應系統在輸入條件急劇波動下，仍會維持一段時間的平穩狀態。Cittadini等［31］采用了一維動態模型做了更廣范圍的不同條件對反應器運行后暫態特性的研究，包括反應床層長度、輸入條件的改變、循環周期、床層孔隙率等因素。模擬結果表明，一些床層的固有性質對反應器的操作特性影響較大，如反應器散熱過快，則系統轉化率會下降甚至“熄火”；反應器蓄熱段較長時有利于提高反應器催化段的最高溫度，還可降低出口溫度以避免熱量浪費，但缺陷是在運行后一段時間內催化效率會急劇下降；適當增加入口濃度可提升催化段溫度以減少反應器“熄火”的可能性。

Matros等［32］設計了一種簡化的高頻模型用于計算運行過程中的反應最高溫度。在此基礎上，Nieken等［33］研究了高頻模型的兩種極限操作方式，對一維模型做了簡化，模擬計算出了反應器運行至穩定狀態時溫度分布主要參數（最高溫度和軸向上溫度梯度分布）的數學表達式，此模型計算結果與二維模型結果較為符合。與此不同，Sun等［34］計算的簡化模型忽略了軸向導熱，但卻區分了氣、固兩相的差異，并加入了氣固相傳熱狀況，其簡化模型計算結果給出了關于流向變換反應器的設計方法。

Züfle等［35］對比研究了流向變換反應器和另外兩種傳統反應器（可換熱式絕熱反應器和逆流式反應器）的不同。他們采用的數學模型與前人采用的模型明顯不同，主要基于逆流式反應器原理。其反應器中段采用電加熱裝置來預熱催化劑，離散化后的模型所需采用的解析算法更復雜，可模擬計算反應器穩定運行后的溫度分布狀況。

一維模型的研究往往忽略了徑向溫度梯度的影響，為提高模型研究的精度需采用二維模型。Nijdam等［26］在研究低濃度瓦斯氣體在內徑為200 mm的流向變換反應器內的催化燃燒過程時采用了二維非均相模型。模擬結果表明，當甲烷含量（φ）為0.3%～1%時，傳統的定態反應器內催化反應波動較大，而流向變換反應器則能自我調整至穩定運行狀態。此外，若反應器內輸入的甲烷濃度過高，則會出現“M”型的軸向溫度分布現象。

Litto等［36］設計建立了二維動態模型以研究反應器固有參數和外部操作參數對流向變換反應器運行性能的影響，并討論了最佳操作條件。模擬結果表明，反應器兩端采取高熱容材質作為蓄熱體能使反應器中部催化段溫度峰值增大，還能降低熱波的軸向移動速度；反之，若蓄熱能力較低，則反應器兩端出口溫度升高，能量損失增多。增大反應器的直徑可使軸向溫度分布曲線更平坦；反應器外壁絕熱層會影響到反應器的溫度，但厚度增至一定值時，影響逐漸降低至0。

4.2 反應器床層物性特性對性能的影響

流向變換反應器床層特性（如催化段和蓄熱段的材質類型、幾何尺寸、裝填方式、熱物理性質及反應器大?。Ψ磻餍阅艿挠绊懖豢珊鲆?。

Noskov等［37］研究了催化劑和蓄熱體粒徑分布對操作性能的影響。實驗結果表明，催化劑顆粒越小，比表面積越大，則催化劑在相同的接觸時間內轉化效率越高，可在較低溫度下得到相同的轉化率。若采用粗顆粒惰性介質，會增加床層內熱傳遞效應，導致催化段溫度峰值降低，能量利用率降低。Marin等［38］通過模型計算發現，在低濃度甲烷的催化氧化中，顆粒狀催化劑比結構型催化劑具有更好的穩定性，但缺點是相同條件下壓損較大，結構性催化劑內的壓降隨表觀流速的降低而降低。Hevia等［39］研究了貴金屬Pd催化劑和金屬氧化物催化劑在低濃度甲烷的流向變換催化氧化中的活性和熱穩定性。實驗結果表明，相對金屬氧化物催化劑而言，貴金屬催化劑的活性更高但熱穩定性略低，同時，在催化劑的選擇中，廢氣的排放條件應當是關鍵因素之一。Poirier等［40］在固定床反應器中分別裝填了相同體積的顆粒狀蓄熱介質和整體式結構的蓄熱介質。研究結果表明，整體式結構蓄熱介質的壓降僅為顆粒狀的十分之一，這說明整體式結構蓄熱體在節省運行和維護費用方面有獨特優勢。

Forzatti等［41］研究發現，采用整體式催化劑可提高轉化率，還可在降低壓降的同時降低反應器內部的溫度梯度。因此反應器應采用具有高熱導率的材料有利于提高反應的穩定性和催化效率，還可降低反應器內部“飛溫”現象的可能性。但是仍有兩大問題亟待解決：1）反應器內部所采用的整體式結構和反應器壁面的接觸熱阻不可忽視；2）反應器內的整體式結構催化劑裝填量較低會在一定程度上限制催化效率。Kushwaha等［42］在低濃度甲烷的流向變換催化燃燒中采用了3種不同的惰性填料（整體式陶瓷、整體式金屬及球狀填料）以研究其對反應器性能的影響。實驗結果表明，整體式填料能降低反應器壓降，如惰性填料導致熱波移動速率較高時，可采取縮短換向周期的方法進行改善。

4.3 操作參數對反應器性能的影響

van de Beld等［43］在內徑為0.145 m的小型流向變換反應器中進行了乙烯和丙烷的流向變換催化燃燒實驗，研究了進氣氣速、換向周期、氣料組成成分等因素對反應器運行性能的影響。實驗結果表明，若要系統維持自熱狀態，進氣氣料的濃度輸入應有一個最低限度值；反應器壓力對軸向溫度分布的影響較小；隨進氣氣速的增大，反應器整體溫度水平會上升，但氣速增大至一定值時上升幅度逐漸減小。

Salomons等［44］在低濃度甲烷的流向變換催化燃燒過程中發現，當甲烷濃度較高或軸向氣速較低時，整個反應器床層的溫度分布處于“M”型分布狀況。他們認為，這是由于徑向散熱效應大于中部催化段反應產熱的結果所致?？刹捎酶邷卮呋瘎⑦x擇合適的換向周期、增加軸向熱傳遞效應等方法進行改善。

Züfe等［45］對較典型的氣體污染物CO和丙烷做了流向變換催化燃燒實驗。實驗結果表明，許多因素（如催化劑的活性、反應物的絕熱溫升、床層的軸向徑向傳熱能力等）會極大地影響反應系統的運行性能。如催化劑的活性不會影響溫度曲線兩端的梯度，但高活性導致催化效率增大會導致軸向溫度分布曲線中部的溫度峰值增大，使整個曲線陡峭且中段高溫段變寬，兩側低溫段變窄。

牛學坤等［46］建立了用于研究三苯系物廢氣催化燃燒實驗的反應實驗臺，考察了入口氣體條件和操作條件變化對系統運行狀況的影響。實驗結果表明，流向變換反應器具有極強的抗干擾能力和自我調節能力，可在輸入參數頻繁波動的條件下維持較為平穩的運行狀態。王盈等［47］在小型中試反應器上做了催化劑主體為貴金屬的低濃度瓦斯氣體流向變換催化燃燒試驗，考察了氣體濃度、換向周期改變、空速大小等因素對反應器運行狀況的影響，并研究了如何從反應器中部催化段抽取高品位熱能加以利用。梁文俊等［48-49］在自制的小型流向變換反應器上進行了乏風瓦斯的催化燃燒實驗。他們發現，相對空速而言，Pd催化劑的初始預熱溫度對催化劑的效率影響更顯著，同時，選擇合適的循環周期有利于實現低濃度氣體的穩定燃燒，同時使出口氣體溫度達到實際工程需要。

4.4 反應器自熱操作的基本要求

流向變換反應器最重要的優勢之一是可維持自熱狀態，而達到自熱狀態需要進氣濃度有一個最低限度。Cunill等［50］總結了最低濃度和絕熱溫升之間的關系（ΔTadmin）（見式（1））。

式中，H1為反應熱，J/mol；c0lmin為維持自熱所需的標準狀況下的最小有機物濃度，mol/L；ρ為進氣氣體物料平均密度，g/L；Cp為進氣氣體物料平均比熱容，J/g·K。

系統能夠維持自熱狀態的絕熱溫升一般為10～30 ℃。提高進氣濃度是系統維持自熱的簡單方法之一。除此之外還可采用其他方法提高反應器的溫升值，如增加進料溫度、中間催化段布置電加熱裝置、在反應內部布置可燃物、向反應器內部輸入熱空氣等。

4.5 實驗室規模反應器的絕熱方法

工業上的流向變換反應器裝置一般較大，單位體積的床層散熱相對損失較小，反應器接近絕熱狀態。而在實驗室研究階段，由于反應器體積小，散熱面積相對較大，因此需采取一些必要的手段以接近絕熱操作。

Chaouki等［51］在研究貴金屬Pd催化劑對低濃度甲烷進行流向變換催化燃燒的實驗時發現，在操作溫度較高時，實驗室規模反應器難以模擬絕熱操作。為改善實驗室研究條件，可采用一些方法以保證徑向絕熱，如：采用足夠厚度的保溫層（主要為石英棉和陶瓷片）；保溫層加電伴熱補償措施；真空隔熱措施（如將反應器外壁做成真空雙層并于中間加入隔熱擋板）。

5 結語

開發高活性、熱穩定性好且價格低廉的催化劑；通過助劑、載體的選擇降低貴金屬催化劑活性組分的含量；提高非貴金屬的活性、穩定性是現階段流向變換催化反應系統的研究目標。流向變換反應催化劑的活性、穩定性受催化劑制備方法和制備條件的影響很大。因此，制備方法的不斷更新與改進，是提高催化劑性能的有效手段。納米尺寸效應的存在也可推進納米材料催化劑的制備。

流場和溫度場的分布情況制約著流向變換催化反應技術的工程應用，因此，需對其開展流場和溫度場的精確模擬。在流向變換系統的現有模擬研究中，大多集中于均向模型，不適用于較復雜的氣體組分（如VOCs），因此建立更全面的二維非均相模型，模擬更為細致的系統溫度分布、流場分布，對于將來可能利用流向變換系統處理多種污染氣體成分有更為重要的作用。

目前流向變換催化技術應用的范圍大都較為單一，多用于處理單組分污染氣體。而對于當前關注熱點（如VOCs）的處理，其污染組分一般為兩種或多種，特點為氣量大、濃度低、高熱值，非常適合采用流向變換催化反應技術。

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（編輯 鄧曉音）

北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室簡介：北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室前身為2000年8月成立的可控化學反應科學與技術教育部重點實驗室，2006年6月27日由國家科技部批準籌建國家重點實驗室，2009年1月4日正式通過驗收。實驗室學術委員會由13名專家學者組成，學術委員會主任由中科院院士周其鳳教授擔任，實驗室主任由何靜教授擔任。

重點實驗室密切圍繞我國建設資源節約型社會的戰略目標，以化工資源有效利用為主攻方向，深入研究相關領域的科學問題與技術集成原理，充分利用北京化工大學化學、化工和材料3個一級學科布局緊湊、專業方向完整的優勢，通過學科間的交叉、滲透和整合，針對“化工資源有效利用”的途徑，形成了3個有特色的研究方向：組裝化學、可控聚合、過程強化。

實驗室認真貫徹執行“開放、流動、聯合、競爭”的方針，重視科學研究、人才培養、隊伍建設和開放交流等各方面的工作。基于北京化工大學的基礎及辦學宗旨，實驗室確定了基礎研究與應用研究密切結合的定位，即在開展學術前沿研究的同時，以國家實際需求為切入點，直接進入國民經濟建設的主戰場。承擔一批基礎和工程化及產業化研究項目，發表一批高水平的學術論文，申報一批國家和國際發明專利，產出一批具有顯示度的科研成果，形成鮮明的應用基礎研究特色。

Progresses in technology and application of reverse-flow catalytic combustion

Liang Wenjun，Li Yuze，Li Jian，He Hong
（Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

The development in reverse-f ow catalytic combustion technology was summarized and its characteristics were introduced. The reverse-flow catalytic combustion technology is one of the realized industrialization and widely applied unsteady catalyst technologies. The technology had many advantages，such as high integration level，high heat recovery efficiency，strong anti-interference ability，large operation elasticity and self-maintained autothermal state. The technology can be applied to produce secondary energy or chemicals，purify the industrial waste gases and remove VOCs. The research progresses in the application of the technology were reviewed and the prospects in the future were forecasted.

reverse-f ow；unsteady state；catalytic combustion；research progress

1000 - 8144（2016）02 - 0125 - 08

TE 992.1

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.02.001

2015 - 10 - 13；［修改稿日期］2015 - 12 - 01。

梁文?。?978―），男，山西省太原市人，博士，副教授，電郵 liangwenj@bjut.edu.cn。

國家高技術研究發展計劃資助項目（2011AA03A406）；國家自然科學基金資助項目（21307003）。