Способ улавливания и очистки выхлопных газов

Изобретение относится к машиностроению, например к автомобильному транспорту, специальной технике (трактора, экскаваторы, бульдозеры, военная техника и т.п.), суда (речные и морские), самолеты, тепловозы и др. Способ улавливания и очистки выхлопных газов характеризуется тем, что очистку и нейтрализацию выхлопных газов осуществляют в установленных на общей пластине, прикрепленной к днищу кузова транспортного средства, быстросъемных секциях/сборниках в виде емкостей, соединенных в виде змеевика между собой трубами поблочно, содержащих в каждом блоке улавливающие и нейтрализующие средства от сероводорода, оксида углерода, фенола и формальдегида, оксида азота (и NOx), от сажи. Секции/сборники расположены в любом порядке. Секция, в которой осуществляют очистку от сероводорода H2S и от СО2, содержит минеральное масло, или щелочь (едкий натр), или бишофит, или полиэтиленгликоль. Секция, в которой осуществляют очистку от оксида углерода СО, содержит толуол и воду. Секция, в которой осуществляют очистку от фенола и формальдегида, содержит раствор щелочи в виде едкого натра или нафталин. Секция, в которой осуществляют очистку от оксида азота и общего NOx, содержит гидроксид калия и воду. Секция, в которой осуществляют очистку от сажи, содержит щелочные компоненты и органические моющие присадки. Технический результат: максимально уменьшить и очистить вредные выбросы в атмосферу газов от работающих моторов/двигателей различной техники, одновременно снижая температуру и скорость выхлопных газов.

 

Изобретение относится к машиностроению, например, к автомобильному транспорту, специальной технике (трактора, экскаваторы, бульдозеры, военная техника и т.п.), суда (речные и морские), самолеты, тепловозы и др.

Проблема мирового масштаба состоит в том, что подобная техника при работе на бензине, дизельном или специальном топливе выделяет (как в движении, так и стационарно) в окружающую среду огромное количество канцерогенных газов, нанося непоправимый вред всему живому и природе (земле, воде, атмосфере). Жар и вред газовых выделений меняет температуру окружающей среды, вызывают появление озоновых дыр, парниковых эффектов и способствуют образованию кислотных дождей. Для людей ядовитые газы приводят к тяжелым заболеваниям и летальным исходам.

Известно большое количество изобретений, авторы которых пытаются максимально уменьшить выделения вредоносных газов в атмосферу и/или снизить количество вредных химических веществ или их соединений в газовых потоках. Вот некоторые сведения о технических разработках/изобретениях. Известные системы могут включать в себя средства для определения количества частиц сажи в фильтре, а при превышении количеством частиц определенного предела выдается сигнал регенерации.

Применяют добавку из экологической присадки в топливо, например, смесь ацетилацетоната железа (10…90% весовых) и ферроцена (остальное), делают контактную очистку и охлаждение отработавших газов водными растворами гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов.

- «Способ улавливания вредных примесей выхлопных газов» - патент №2058182. МПК B01D 47/05. Беларусь. Опубликован 20.04.1996. Обеспечивает пылеулавливание, насыщая поток парами.

- «Способ очистки газов» - патент RU №2504421. МПК B01D 53/14. Опубликован 27.01.2014. Использует пылеуловитель, увлажнитель воздуха, есть подогрев.

- «Способ очистки газов» - патент RU №2505341 С1. МПК B01D 47/05; B01D 53/14. Опубликован 27.01.2014, бюл. №3. Охлаждает поток до конденсации.

- «Разнотемпературная конденсационная камера» - патент RU №2483781. МПК B01D 47/05. Опубликован 10.06.2013, бюл. №16. Пылеулавливание происходит в камере с холодными и горячими стенками.

- «Уловитель аэрозольных частиц» - патент RU №2378038. МПК B01D 47/05; B01D 45/18. Опубликован 10.01.2010. Есть охлаждающие и нагревающие устройства.

- «Способ очистки воздуха» - патент RU №2365402. МПК B01D 47/05. Опубликован 27.08.2009. Улавливает высокодисперсные аэрозоли с охлаждением и конденсацией.

- «Способ очистки картерных газов» - патент RU №2128078. МПК B01D 47/00; В04С 5/04. Опубликован 27.03.1999. Смешивают газы с водой в эжекторе и далее направляют их в гидроциклон.

- «Способ управления работой системы нейтрализации отработавших газов и система нейтрализации отработавших газов» - патент RU №2494267. МПК F01N 3/023; F01N 3/18; F01N 9/00. Опубликован 27.09.2013. Используют сажевый фильтр и синхронизованный с ним в работе deNOx-каталитический нейтрализатор для уменьшения содержания оксида азота в отработавших газах двигателя.

- «Уловитель аэрозольных частиц» - патент RU №2476256. МПК B01D 47/05; B01D 45/18 от 27.02.2013. Имеет спиральный канал, сборник конденсата, охлаждающее и нагревающее устройства. Прототип.

В перечисленных работах/патентах используются стационарные громоздкие и дорогие установки/способы, которые в динамике работы (при движении) транспортных выше перечисленных машин не могут быть применены. Они комплексно не улавливают и достаточно полно не очищают канцерогенные газы от многих химических элементов или их компонентов, а также, как правило, не снижают заметно их температуру, хотя именно эксплуатационный режим работы для механических систем является доминирующим.

Цель изобретения - максимально уменьшить и очистить вредные выбросы в атмосферу газов от работающих моторов/двигателей различной техники, одновременно снижая температуру и скорость выхлопных газов.

Технически важная для сбережения чистоты экологии проблема решена в следующих вариантах с учетом защиты окружающей среды от наиболее канцерогенных химических веществ/элементов или их композиций и с учетом интенсивности потока ядовитых газов. При этом снижение скорости потока газов улучшает возможность эффективности их нейтрализации.

Вот некоторые общие известные примеры нейтрализации, которые могут быть использованы в данном изобретении.

Варианты защиты от сероводорода H2S: катализаторы, сорбенты, гидрофильтры. Как сероводород, так и двуокись углерода можно удалить использованием этаноламина или моноэтаноламина (при этом продувка воздухом обеспечивает десорбцию сероводорода). Наконец, минеральное масло нейтрализует сероводород, который растворяется в воде. При добавлении щелочей образуются сульфиты: 2NaOH+SO2 -> Na2SO32О. То есть, раствор щелочи в виде едкого натра удаляет сероводород.

При недостатке кислорода: 2H2S-2+O2 -> 2S0+2Н2О; при избытке кислорода: 2H2S-2+3O2 -> 2S+4O2+2Н2О. Растворимые сульфиды получаются действием сероводорода на щелочи: H2S+2КОН -> K2S+2Н2О. Растворять сероводород помогает гидроксид трехвалентного железа и природный бишофит. В составе бишофита есть следующие элементы: магний; йод; натрий; бром; калий; железо; кальций; медь и т.д. Для очистки газов от H2S и от СО2 также применяют метиловый эфир полиэтиленгликоля формулы СН3-O(CH2CH2O)х-Н, где х=2-5, при следующем содержании ингредиентов, мас. %: Алканоламин или смесь алканоламинов - 10-65 метиловый эфир полиэтиленгликоля - 5-15, вода - остальное.

Варианты защиты от оксида углерода: Оксид углерода (II) - СО является одним из основных кислородосодержащих соединений углерода. Оксид углерода (II) - угарный газ - соединение без запаха и цвета, горит голубоватым пламенем, легче воздуха и плохо растворим в воде, но растворим, как и бензапирен, в органических растворителях (например, в толуоле). Эффективно также применение каталитического окисления и нагревание (последнее не всегда допустимо для рассматриваемой техники). При эксплуатации дизелей концентрация СО в выхлопных газах невелика (примерно 0,1-0,2%), поэтому, как правило, концентрацию СО контролируют лишь для бензиновых двигателей.

Варианты защиты от фенола и формальдегида: поглощения жидким абсорбентом; нафталин; раствор щелочи (едкий натр), имеющий в своем составе нитраты, хлориды, сульфаты и др.

Варианты защиты от оксида азота NO: нагрев с окислением или каталитический метод. Двуокись азота удаляется использованием КаОН. Чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Кроме того, чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота. Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx) в разной степени токсичны. Нейтрализация азотной кислоты делается пищевой или каустической содой. В воду надо добавлять немного, как только пузырьки перестали выделяться, то хватит. Или можно использовать гидроксид калия. Три из пяти оксидов азота реагируют с водой, образуя азотистую и азотную кислоты. Азотистая кислота является слабой и неустойчивой. Соли азотистой кислоты (нитриты) устойчивы; нитриты калия и натрия можно получать растворением оксида азота (IV) в щелочи: N2O4+2NaOH=NaNO2+NaNO3. Соли азотистой кислоты хорошо растворимы в воде.

Варианты защиты от сажи (технический углерод): высокодисперсный продукт; диаметр частиц дизельной сажи лежит в пределах 10…100 нм. Сажа состоит в основном из углерода (не менее 90%), содержит до 5% хемосорбированного кислорода О2, до 0,8% Н2, до 1,1% S и до 0,45% минеральных примесей. Удаления сажи заключаются в применении уксуса, лимонной кислоты и бытовых моющих средств. Более эффективно использовать средство от сажи и копоти DOCKER MAZBIT PLUS. Средство представляет собой концентрат на основе усиленных щелочных композитов и органических моющих присадок. Известно также, что применение теплой воды или подогрев раствора значительно увеличивают эффективность очистки. Оптимальная рабочая температура готового раствора от 20 до 60°С.

Таким образом, имеем порядка пяти вариантов неблагоприятных воздействий выхлопных газов на окружающую среду, от которых следует постараться максимально избавиться в период эксплуатации техники и даже в стационарных режимах при включенных моторах/двигателях.

Конструктивные решения реализуются в виде секционных блоков с использованием в каждом из них различных способов улавливания и очистки выхлопных газов. Все состыкованные секции в виде емкостей в отдельности быстросъемные, но одновременно прикрепленные к общей пластине, прикрепленной к кузову (обычно к днищу автомобиля). Каждая секция/блок выполняет свои основные функции нейтрализации и очистки выхлопных газов. При этом каждая следующая секция по отношению к предыдущей соединена трубой (для компактности размещения и прохода газа) в противоположном направлении, то есть в виде змеевика, то в сторону багажника, то в сторону носовой части автомобиля. Назначения секций/блоков (хотя последовательность порядка соединения секций может быть и иной):

секция 1 (в основном защита от сероводорода H2S и от СО2) содержит минеральное масло (или иное, например, синтетическое, полусинтетическое, всесезонное и др., а в периоды весна-лето-осень можно вместо масла использовать воду), едкий натр, бишофит, вода; либо алканоламин (10-70%), метиловый эфир (5-10%), полиэтиленгликоль (5-15%) и остальное вода;

секция 2 (в основном защита от оксида углерода СО) содержит в примерно равном соотношении толуол и воду;

секция 3 (в основном защита от фенола и формальдегида) содержит раствор щелочи в виде едкого натра;

секция 4 (в основном защита от оксида азота и общего NOx) содержит гидроксид калия и воду;

секция 5 (в основном защита от сажи - технического углерода) содержит щелочные композиты и органические моющие присадки.

Работа многосекционной/каскадной блочной системы по очистке и нейтрализации выхлопных газов происходит следующим образом.

От работающего двигателя газ попадает по трубе в первую секцию, где в основном очищается от сероводорода и углекислого газа. Далее газ попадает по соединительной трубе во вторую секцию, где в основном нейтрализуется оксид углерода. Затем по соединительной трубе газ попадает в следующую третью секцию, где очищается от фенола и формальдегида. В четвертой секции газ в основном очищается от NOx. Наконец в пятой секции происходит очистка газа от сажи.

Естественно, что вместо, или в дополнение к перечисленным способам, можно осуществлять нейтрализацию и очистку вредных химических компонентов выхлопных газов и иными известными способами, также встраиваемыми друг за другом в блоки змеевидного вида (для компактности размещения), то есть в секционную цепочку. Например, используя сажевый фильтр или систему DOCKER MAZ, теплую воду, нафталин, гидрофильтры, кальцинированную или пищевую соду, гели, глицерин и иные способы и составы. Однако на сегодняшний день предложенный вариант является, пожалуй, наиболее простым и эффективным с позиции комплексной защиты экологии. Кроме того, изложенный способ позволяет также почти полностью уменьшить температуру выхлопного газа до температуры окружающей среды (особенно при движении транспорта и обдуве его окружающим воздухом) и может быть применен на судах, самолетах и в иной специальной технике.

Способ улавливания и очистки выхлопных газов, характеризующийся тем, что очистку и нейтрализацию выхлопных газов осуществляют в установленных на общей пластине, прикрепленной к днищу кузова транспортного средства, быстросъемных секциях/сборниках в виде емкостей, соединенных в виде змеевика между собой трубами поблочно, содержащих в каждом блоке улавливающие и нейтрализующие средства от сероводорода, оксида углерода, фенола и формальдегида, оксида азота (и NOx), от сажи, при этом секции/сборники расположены в любом порядке, причем секция, в которой осуществляют очистку от сероводорода H2S и от СО2, содержит минеральное масло, или щелочь (едкий натр), или бишофит, полиэтиленгликоль; секция, в которой осуществляют очистку от оксида углерода СО, содержит толуол и воду; секция, в которой осуществляют очистку от фенола и формальдегида, содержит раствор щелочи в виде едкого натра или нафталин; секция, в которой осуществляют очистку от оксида азота и общего NOx, содержит гидроксид калия и воду; секция, в которой осуществляют очистку от сажи, содержит щелочные компоненты и органические моющие присадки.



 

Похожие патенты:

Описаны окислительный катализатор для обработки выхлопного газа из дизельного двигателя, выхлопная система, включающая окислительный катализатор, транспортное средство, содержащее дизельный двигатель и окислительный катализатор, устройство, содержащее дизельный двигатель и окислительный катализатор, способ обработки выхлопного газа из дизельного двигателя, который включает либо осуществление контакта отходящего газа с окислительным катализатором, или прохождение выхлопного газа через выхлопную систему.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Заслонка (200) содержит поворотную внешнюю заслонку (202), поворотную внутреннюю заслонку (204) и фиксатор (214).

Изобретение может быть использовано в системах нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Электрохимический реактор (70) содержит протонно-проводящий слой твердого электролита, анодный слой, катодный слой и устройство управления по току.

Изобретение может быть использовано в системах нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Электрохимический реактор (70) содержит протонно-проводящий слой твердого электролита, анодный слой, катодный слой и устройство управления по току.

Система диагностики неисправностей для устройства очистки выхлопных газов выполняет диагностику неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора.

Изобретение относится к устройству диагностики анормальностей для устройства добавления восстанавливающего агента. Устройство включает добавляющий клапан, выполненный с возможностью добавления восстанавливающего агента в выхлопные газы, протекающие через выпускной канал двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области постобработки загрязняющих выбросов в выхлопе двигателей внутреннего сгорания, работающих на бедной смеси, в частности к продувке уловителя оксидов азота (NOx).

Изобретение относится к области постобработки загрязняющих выбросов в выхлопе двигателей внутреннего сгорания, работающих на бедной смеси, в частности к продувке уловителя оксидов азота (NOx).

Изобретение относится к области анаэробной энергетики и может быть использовано в воздухонезависимых энергоустановках с тепловыми двигателями и особенно в судовых энергетических установках подводных аппаратов, работающих без доступа атмосферного воздуха.

Группа изобретений относится к области очистки отработавших газов. Техническим результатом является надежность работы устройства очистки отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в системах нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Электрохимический реактор (70) содержит протонно-проводящий слой твердого электролита, анодный слой, катодный слой и устройство управления по току.

Устройство предназначено для очистки выбросов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы, генерируемой частотным стримерным наносекундным разрядом, и поглотителя.

Изобретение относится к катализатору окисления для обработки выхлопных газов, производимых дизельным двигателем, включающему носитель и каталитический слой, включающий первый подложечный материал носителя, палладий и платину.

Изобретение относится к материалу, а также способу для герметизации пустых пространств между конструктивными элементами. Материал содержит разбухающий мат, который со всех сторон заварен в синтетическую пленку, внутреннее пространство под которой вакуумировано.

Изобретение относится к способу получения аммиака, включающему: подачу газообразного азота в электролитическую ячейку, где он вступает в контакт с поверхностью катодного электрода, причем эта поверхность содержит каталитическую поверхность, содержащую нитридный катализатор, содержащий один или более нитридов, выбранных из группы, состоящей из нитрида ванадия, нитрида циркония, нитрида хрома, нитрида ниобия и нитрида рутения, и электролитическая ячейка содержит донор протонов, и пропускание электрического тока через электролитическую ячейку, за счет чего азот реагирует с протонами с образованием аммиака.

Изобретение относится к системе выпуска для двигателя с воспламенением от сжатия (дизельного двигателя), которая включает в себя катализатор окисления, в частности дизельный катализатор окисления, и к транспортному средству, включающему в себя систему выпуска.

Изобретение относится к устройству обработки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания и способу нагрева устройства обработки отработавших газов. Устройство содержит линию отработавших газов с трубой отработавших газов и элементом обработки отработавших газов, при этом внутренняя стенка трубы и/или элемент обработки имеет материал, поглощающий пар, для образования расположенного на стороне линии отработавших газов поглощающего элемента и блокировочное устройство, посредством которого подача отработавших газов и/или воздуха к поглощающей зоне, принимающей и/или образующей поглощающий элемент, в зависимости от определенных рабочих условий двигателя внутреннего сгорания, может блокироваться и/или высвобождаться, при этом блокировочное устройство для блокирования или высвобождения подачи воздуха имеет блокирующий элемент, расположенный ниже по потоку от зоны поглощения.

Изобретение относится к выхлопной системе для двигателя компрессионного воспламенения, содержащей каталитический фильтр сажи. Указанный каталитический фильтр сажи содержит катализатор окисления для обработки монооксида углерода (CO) и углеводородов (HC) в выхлопном газе из двигателя компрессионного воспламенения, при этом указанный катализатор окисления размещен на фильтрующей подложке, которая представляет собой фильтр с проточными стенками.

Изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает выхлопной канал.

Изобретение относится к каталитической системе для восстановления оксидов азота из выхлопных газов, содержащей, по меньшей мере, два слоя катализатора, в которой первый слой катализатора представляет собой железо-бета-цеолит, а второй слой катализатора, лежащий ниже по ходу потока, представляет собой серебро, нанесенное на оксид алюминия, а также к применению указанной каталитической системы для обработки выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания, работающих на обедненных смесях, газовых турбин и испарителей.

Изобретение относится к машиностроению, например к автомобильному транспорту, специальной технике, суда, самолеты, тепловозы и др. Способ улавливания и очистки выхлопных газов характеризуется тем, что очистку и нейтрализацию выхлопных газов осуществляют в установленных на общей пластине, прикрепленной к днищу кузова транспортного средства, быстросъемных секцияхсборниках в виде емкостей, соединенных в виде змеевика между собой трубами поблочно, содержащих в каждом блоке улавливающие и нейтрализующие средства от сероводорода, оксида углерода, фенола и формальдегида, оксида азота, от сажи. Секциисборники расположены в любом порядке. Секция, в которой осуществляют очистку от сероводорода H2S и от СО2, содержит минеральное масло, или щелочь, или бишофит, или полиэтиленгликоль. Секция, в которой осуществляют очистку от оксида углерода СО, содержит толуол и воду. Секция, в которой осуществляют очистку от фенола и формальдегида, содержит раствор щелочи в виде едкого натра или нафталин. Секция, в которой осуществляют очистку от оксида азота и общего NOx, содержит гидроксид калия и воду. Секция, в которой осуществляют очистку от сажи, содержит щелочные компоненты и органические моющие присадки. Технический результат: максимально уменьшить и очистить вредные выбросы в атмосферу газов от работающих моторовдвигателей различной техники, одновременно снижая температуру и скорость выхлопных газов.

Наверх