Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и каталитический нейтрализатор Советский патент 1992 года по МПК F01N3/28 

г-ч- --л-- - -v

Изобретение позволяет повысить эффективность, долговечность, уменьшив по- кол и унос гранулированного катализатора из реактора кольцевого типа нейтрализатора путем уменьшения скорости отработавших газов через верхнюю поверхность стенок. Для реализации способа кольцевой реактор 4 нейтрализатора, заполненный катализатором 5, с внутренней 6 и внешней 7 перфорированными цилиндрическими стенками имеет впускную полость 9, которая по меньшей мере одной продольной горизонтальной пластиной разделена на две неравные по обьему секции с уменьшением объема секций, в направлении к верхней поверхности стенок 6, 7. 5 з.п.ф-лы, 8 ил. J (Л

-V

а

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем пропускания отработавших газов через слой гранулированного катализатора в реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками.

Недостаток известного способа является высокий унос гранул катализатора вследствие их истирания и покола.

Известен каталитический нейтрализатор, реализующий способ очистки и содержащий кольцевой реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками, зазор между которыми заполнен гранулированным катализатором.

Недостатками каталитического нейтрализатора являются неравномерность загрузки реактора и повышенный унос катализатора.

Цель изобретения - повышение эффективности и долговечности.

Это достигается тем, что газы подают в через внутреннюю перфорированную стенку с переменной по окружности скоростью, уменьшая ее при прохождении газов через верхнюю поверхность стенок, а в каталитическом нейтрализаторе для реализации способа полость внутренней цилиндрической разделена по меньшей мере одной продольной перегородкой на разные объемы секций с уменьшением объема секций в направлении к верхней поверхности стенок, секции выполнены в виде секторов в поперечном сечении по меньшей мере с одним общим центром, расположенным в верхнем полукруге и образованным пересечением продольных перегородок, продольная перегородка выполнена в виде горизонтальной плоскости, продольная перегородка наклонена к продольной оси ре- актора с образованием диффузора в верхней секции и конфузора в нижней секции, продольные перегородки выполнены с длиной, не превышающей половины длины реактора, а выходные сечения из секций снабжены дросселями.

На фиг.1 представлена схема каталитического нейтрализатора с реактором кольцевого типа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1 (с эпюрой скоростей газов через внутреннюю стенку); на фиг.З - реактор, разделен- ный продольными перегородками на сектора с эпюрой скоростей газов, на фиг.4 - реактор с продольной перегородкой в поперечном сечении и эпюрой скоростей газов; на фиг.5 - реактор, разделенный на

две секции горизонтальной плоскостью; на фиг.6 - схема каталитического нейтрализатора с плоской перегородкой, наклоненной к продольной оси; на фиг.7 - схема каталитического нейтрализатора с перегородкой на первой половине длины реактора с дросселями на выходе потока из секций; на фиг,8 - сечение Б-Б на фиг,7,

Каталитический нейтрализатор, реали0 зующий способ очистки, содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, реактор 4, заполненный гранулированным катализатором 5. Объем последнего ограничен внутренней и внешней перфорирован5 ными цилиндрическими стенками 6 и 7 и торцовыми стенками корпуса с одной стороны и глухой стенкой 8 реактора с другой. Впускная полость реактора 9 - цилиндрический объем внутренней стенки 6 - сообща0 ется с впускным патрубком 2.

Оптимальной с точки зрения уменьшения истирания, покола и уноса гранул катализатора 5 из рабочего объема реактора при достаточно полном его использовании явля5 ется эпюра скорости газов по окружности через перфорацию внутренней стенки, представленная на фиг.2. Максимальная скорость - у нижней направляющей стенки, где имеет место совпадение направлений

0 векторов скорости газов, т.е. динамической силы со стороны потока газов и силы тяжести гранул. По мере увеличения угла между этими векторами уменьшается скорость газов. Это позволяет избежать интенсивного

5 истирания и покола гранул в кипящем или псевдоожиженном слое, вероятность возникновения которого велика вследствие практической сложности и длительности по времени процесса плотного заполнения ра0 бочего объема гранулами.

Близкой к оптимальной эпюре скоростей газов является практическая реализация по схеме, представленной на фиг.З, когда впускная полость 9 продольными пе5 регородками 10-12 разделена на различные по объему секции, в частности секторы, площадь сечения которых возрастает по мере приближения к нижней направляющей внутренней стенки. Разделение на секторы

0 различной площади сечения возможно перегородками, исходящими из общего центра, расположенного в верхнем полукруге полости 9. На фиг.4-6 представлены упрощенные варианты решения задачи - соот5 ветственно при помощи криволинейной в поперечном сечении перегородки 13, разделяющей полости 9 на две секции, расположенные продольными и неравными по объему слоями 14 и 15 и при помощи гори- зонатальной плоской пластины 16. В обоих

случаях верхние секции по объему меньше нижних и эти объемы приходятся на примерно одинаковые по площади перфорированные поверхности стенки 6, что особенно заметно на фиг.4. Для повышения эффек- тивности использования плоской перегородки 16 (фиг.5) последняя может быть несколько наклонена к продольной оси реактора, создавая диффузор в верхней секции 17 и конфузор 18 в нижней. Последний способствует выравниванию перепада статического давления и скорости газов з нижней части внутренней стенки.

На фиг. 7 и 8 представлен вариант конструкции с одной горизонтальной перего- редкой 19, длиной не более половины длины реактора, т.е. разделяющей часть впускной полости на две неравные по объему секции 20 и 21. Выходное сечение секций частично перекрыто дросселями 22 и 23, которые ча- стично выравнивают перепад статического давления и скорости газов по длине реактора. На выходе из секций линейная скорость потока газов ниже, часть расхода газов -- значительно большая по сравнению с глад- кой внутренней стенкой реактора (фиг.1) - прошла через часть внутренней стенки, сообщающуюся с секциями. При этом в остальной части полости 9 имеет место более равномерное поле перепада статического давления, скоростей газов через перфорацию на поверхности стенки, которые должны быть не меньше по сравнению со скоростями через нижнюю поверхность внутренней стенки в секции 21

Каталитический нейтрализатор, реализующий способ очистки газов, работает следующим образом.

Отработавшие газы через впускной патрубок поступают во впускную полость реак- тора 9 и через перфорацию внутренней стенки 6 проходят через кольцевой слой гранулированного катализатора, в котором происходит их очистка от продуктов неполного сгорания топлива. Через перфорацию внешней цилиндрической стенки 7 газы поступают в корпус нейтрализатора и через выпускной патрубок 3 выводятся из него.

Формула изобретения

1Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем пропускания отработавших газов через слой гранулированного катализатора в реакторе с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, отработавшие газы подают в реактор через внут- реннюю перфорированную стенку с переменной по окружности скоростью, уменьшая ее при прохождении газов через верхнюю поверхность стенок.

2Каталитический нейтрализатор, содержащий кольцевой реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками, зазор между которыми заполнен гранулированным катализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, полость внутренней цилиндрической стенки разделена по меньшей мере одной продольной перегородкой на разные по объему секции с уменьшением объема секций в направлении к верхней поверхности стенок,

3Нейтрализатор по п.2, отличающийся тем. что секции выполнены в виде секторов в поперечном сечении по меньшей мере с одним центрЪм, расположенным в верхнем полукруге и образованным пересечением продольных перегородок.

5 Нейтрализатор по п.2, отличающийся тем, что продольная перегородка наклонена к продольной оси реактора с образованием диффузора в верхней секции и конфузора в нижней секции.

z гпф

о

чг

СО Г J O

я #

// /

6 7

Фиг.З

6 я юг

Ч

Фиг.5

tf /3 7

/5

ФяггИ

ь s в