Устройство для очистки выхлопных газов

 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано при обработке выхлопных газов двигателей с целью снижения загрязнения атмосферы. Устройство содержит корпус с впускным и выпускным патрубками, выполненный в виде гофрированных и плоских лент, размещенных по спирали, носитель с катализатором, расположенный внутри корпуса с толщиной слоя 10-100 мкм и следующим составом, мас. %: Cr 0,3-1,5; Mn 0,2-1,5; Co 0,3-1,5; Cu 0,3-2,5; Ni 0,5-3,0; Pd 0,2-0,5; Re 0,2-0,5; Al₂O₃ остальное. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, 1 табл.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано при обработке выхлопных газов двигателей с целью снижения загрязнения атмосферы.

Известно устройство для очистки газов, включающее корпус с установленным в нем носителем с катализатором.

Недостатком этого устройства является сложность его изготовления и невысокая каталитическая активность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для очистки выхлопных газов, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками и размещенную в корпусе керамическую каталитическую вставку каркасной конструкции.

Недостатком такого устройства является сложность изготовления, невысокая активность катализатора из-за малой активной поверхности.

Достигаемый технический результат заключается в повышении каталитической активности и термостабильности работы устройства.

Для достижения технического результата в устройстве для очистки выхлопных газов, содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками, расположенный в корпусе носитель со слоем катализатора, толщина слоя катализатора составляет 10-100 мкм, а состав и соотношение компонентов следующее, мас.%: Cr 0,3-1,5 Mn 0,2-1,5 Co 0,3-1,5 Cu 0,3-2,5 Ni 0,5-3,0 Pd 0,2-0,5 Re 0,2-0,5 Al₂O₃ Остальное Кроме того, носитель выполнен в виде гофрированных и плоских лент, размещенных по спирали чередующимися слоями.

Выполнение носителя в виде тонких гофрированных и плоских лент позволяет значительно увеличить поверхность контакта с выхлопными газами, что приведет к повышению степени очистки выхлопных газов.

Выполнение слоя катализатора предложенного состава позволит увеличить активность и термостабильность работы устройства в сочетании с высокой механической прочностью каталитического слоя. Кроме того, предложенный катализатор способен к регенерации.

Окись алюминия (Al₂O₃) является важнейшим компонентом катализатора, определяющим его адгезию на поверхности металлической фольги, пористую структуру и активную поверхность. Наличие металлов переходного ряда, таких как Cr, Mn, Co, Cu и Ni приводит к значительному повышению окислительно-восстановительной способности каталитической системы за счет синергетического эффекта.

Введение незначительных количеств высокодисперсного Pd и Re снижает температуру зажигания органических компонентов выхлопных газов, стабилизирует каталитическую систему в целом.

Катализатор готовят следующим образом. На носитель - фехралевую ленту наносят окись алюминия. На слой окиси алюминия наносят смесь cолей металлов Co, Cr, Cu, Ni, Mn, Pd, Re. В роторно-пленочном аппарате проводят удаление воды, после чего носитель с катализатором сушат в сушильном шкафу при 95-105^оС в течение 12 ч. Далее сушат при 300^оС в течение 3 ч и при 500^оС прокаливают в течение 5 ч.

В указанных условиях происходит формирование пористой структуры носителя, причем соотношение между мелкими и крупными порами изменяется в зависимости от температуры, скорости нагрева и времени выдеpжки при определенных условиях. При этом происходит разложение солей с формированием каталитически активной поверхности, обеспечивающей работу катализатора.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками. Внутри корпуса 1 расположен носитель 4 с каталитическим слоем. Каталитический слой имеет толщину 50 мкм при следующем составе компонентов, мас.%: Cr 1,0, Mn 1,0, Co 1,0, Cu 1,2, Ni 2,0, Pd 0,3, Re 0,3, Al₂O₃ остальное.

Устройство работает следующим образом.

Газы, подлежащие очистке, например выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, проходят через впускной патрубок, каналы каталитической очистки и выходят через выпускной патрубок 3. При этом газовая смесь контактирует с катализатором при 150-700^оС, и примеси, отравляющие воздух, такие как CO, NO_x, HC, превращаются в Н₂О, СО₂, N₂.

При использовании предлагаемого устройства в системе выпуска бензинового двигателя ВАЗ-2107 снижается содержание окиси углерода на 95%, токсичных органических соединений не менее чем на 90%, окислов азота примерно на 80%. После выхода из предлагаемого устройства выхлопные газы соответствуют требованиям стандарта.

В таблице приведены примеры с составами катализаторов, подтверждающие оптимальность заявленного состава.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, расположенный в корпусе носитель с нанесенным на него слоем катализатора, отличающееся тем, что толщина слоя катализатора составляет 10 - 100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Cr 0,3 - 1,5 Mn 0,2 - 1,5 Co 0,3 - 1,5 Cu 0,3 - 2,5 Ni 0,5 - 3,0 Pd 0,2 - 0,5 Re 0,2 - 0,5
Al₂O₃ Остальное
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что носитель выполнен в виде гофрированных и плоских лент, размещенных по спирали чередующимися слоями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3