КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к области очистки газов от экологически опасных составляющих и может быть использованo для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальтобетонных заводов и другиx технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе минеральные и органические аэрозоли, монооксид углерода, оксид азота, серы и тяжелых металлов, хлориды, фториды и органические соединения.

Известен (Тезисы докладов межотраслевой конференции "Решение экологических проблем г. Москвы в рамках программы Конверсия - городу", М., 1994 г., стр. 201 - 202) нейтрализатор отработанных газов с применением платинопалладиевых и алюмомеднохромовых катализаторов.

Недостатками нейтрализатора являются высокая стоимость, возникновение эффектов блокировки пор, капсулирования в них ряда органических соединений, отравление катализатора соединениями свинца, отсутствие термостойкости.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является каталитический нейтрализатор отработанных газов ДВС (патент РФ N 2029107, МПК F 01 N 3/00, 1995), содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и катализатор, размещенный в корпусе и выполненный из благородного метала, нанесенного на грунтовочное покрытие из оксида алюминия, нанесенное на подложку, выполненную из жаростойкого открытоячеистого высокопористого материала (кордиерт, нихром, никелид алюминия или нержавеющая сталь пористостью 85 - 95%).

Недостатком прототипа является высокая стоимость используемых материалов, а также недостаточная очистка от монооксида углерода.

Задачей изобретения является создание эффективного и недорогого каталитического нейтрализатора для очистки выхлопных газов ДВС от экологически опасных составляющих.

Поставленная задача решается тем, что в каталитическом нейтрализаторе отработанных газов ДВС, состоящем из корпуса с впускным и выпускным патрубками, катализатора, размещенного в корпусе, корпус выполнен разъемным, перегородки, отделяющие части разъемного корпуса, выполнены из жаростойкого высокопористого материала, катализатор выполнен из чередующихся ячеек металла в виде стружки и/или порошка и пористых пленок полимерного оксида алюминия с нанесенными на их поверхность цветными металлами.

Ячейки металла заполнены такими металлами в виде стружки и/или порошка, как медь, цинк, алюминий, никель, ванадий, нихром, титан, молибден, вольфрам, и другими металлами и сплавами.

Для формирования ячеек металла можно использовать отходы инструментальных и других производств.

Металл в ячейках выполняет функции катализатора и механического фильтра, задерживающего аэрозоли, кроме того, на поверхности раздела металл/воздух задерживаются углеводороды и другие дифильные молекулы ПАВ, образуя монослои.

Ячейки слоистых пленок из полимерного оксида алюминия, полученного оксидированием алюминия, с нанесенными на их поверхность цветными металлами выполняют функции механического фильтра, сорбента, катализатора доокисления экологически опасных составляющих до высших оксидов.

Пористые пленки из полимерного оксида алюминия могут быть получены оксидированием алюминия, например, при следующих условиях:
Состав электролита
Кислота щавелевая H₂C₂O₄ • 2H₂O - 6 - 8 г/л
Аммоний щавелевокислый (NH₄)C₂O₄ • 2H₂O - 10 г/л
Кислота борная H₃BO₄ - 3 г/л
Бура Na₂B₄O₇ • 10H₂O - 4 г/л
Паравольфрамат аммония (NH₄)₁₀H₂W₁₂ O₄₂ - 2 г/л
pH = 4
Режим работы
Плотность тока - 15 - 30 мА/см²
Температура - 12 - 16^oC
Катод и анод - Пластины из алюминия
Анодирование - Одностороннее
Перед анодированием проводят электрополирование поверхности алюминиевой пластины.

После анодирования необходимо снять остатки алюминия и беспористого барьерного слоя.

Полученные после анодирования оксидные полимерные пленки содержат поры размером 200 - 300А с плотностью пор более 50%.

На оксидные полимерные пленки наносят такие металлы, как медь, титан, хром, ванадий, молибден, никель, цинк, алюминий, вольфрам и другие, путем напыления, втирания, электроосаждения, при прокате би- и полиметаллических пластин.

Перегородки выполнены на стеклоткани - волокна, высокопористой керамики на основе алюмосиликатных композиций, металлокерамики, высокопористой металлической или биметаллической ленты.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен каталитический нейтрализатор в разрезе.

Каталитический нейтрализатор состоит из разъемного корпуса, выполненного из верхней 1, средней 2 и нижней 3 частей, соединенных креплениями 4, снабженного впускным 5 и выпускным 6 патрубками. Средняя часть состоит из чередующихся ячеек 7 и 8, заполненных металлом в виде стружки и/или порошка 7 и пористых пленок 8 из полимерного оксида алюминия с нанесенными на их поверхность цветными металлами. Ячейки 7 и 8 заполнены засыпкой на 2/3 объема, чтобы при прохождении очищаемых выхлопных газов засыпка находилась во взвешенном состоянии подобно "кипящему слою", обеспечивая практически мгновенный контакт очищаемого газа с материалом засыпки и устраняя возможность образования плотных "мертвых" зон. Корпус ячеек 7 и 8, а также перегородки 9 и 10, отделяющие верхнюю 1, среднюю 2 и нижнюю 3 части разъемного корпуса, выполнены из жаростойкого высокопористого материала.

Устройство работает следующим образом.

Отработанные выхлопные газы ДВС проходят через впускной патрубок 5, перегородку 10, катализатор из чередующихся ячеек металла 7 и пористых пленок 8, перегородку 9, выпускной патрубок 6. На выходе выпускного патрубка 6 получают очищенный газ.

Избыточное против атмосферного давление очищаемых газов позволяет создать "кипящий слой" в каждой из ячеек.

При налипании углеводородов и аэрозолей на внутренние поверхности засыпки устройство нагревают, для устранения налипания углеводородов и аэрозолей устройство нужно ставить как можно ближе к выходному отверстию газового потока из цилиндра для использования тепла отходящих газов.

Испытания показали, что предлагаемое устройство полностью задерживает аэрозоли и углеводороды.

При использовании пористых пленок из полимерного оксида алюминия содержание монооксида углерода снижается на порядок, а введение тонкодиспергированных цветных металлов на поверхность оксидированных пленок полимерного оксида алюминия снижает содержание монооксида углерода до следов.

Использование каталитического нейтрализатора позволит по сравнению с прототипом наряду с дорогостоящими благородными металлами использовать другие цветные металлы, в том числе отходы производства, что снизит стоимость очистки выхлопных газов ДВС, позволит решить задачу утилизации отходов производства при одновременной высокой эффективности очистки газов.

Нейтрализатор предназначен для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий. В каталитическом нейтрализаторе, состоящем из корпуса, с впускным и выпускным патрубками, катализатора, размещенного в корпусе, последний выполнен разъемным, перегородки, отделяющие части разъемного корпуса, выполнены из жаростойкого высокопористого материала, а катализатор выполнен из чередующихся ячеек металла в виде стружки и/или порошка и пористых пленок полимерного оксида алюминия с нанесенными на их поверхность цветными металлами. Технический результат заключается в достижении высокой степени очистки (до следов) пылегазовой смеси от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностъю процесса. 1 ил.

Каталитический нейтрализатор отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, состоящий из корпуса с впускным и выпускным патрубками, катализатора, размещенного в корпусе, отличающийся тем, что корпус выполнен разъемным, перегородки, отделяющие части разъемного корпуса, выполнены из жаростойкого высокопористого материала, катализатор выполнен из чередующихся ячеек металла в виде стружки и/или порошка и пористых пленок полимерного оксида алюминия с нанесенными на их поверхность цветными металлами.