22.11.2017
Поиск
Нейтрализация отработавших газов
null

   За время существования проблемы выбросов и загрязнения ими атмосферного воздуха было разработано множество методов и способов, позволяющих уменьшить количества выхлопов или снизить их токсичность. В настоящее время разрабатываются и претворяются в жизнь мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами двигателей, включающие в себя:

  1 Усовершенствование конструкций двигателей и повышение качества изготовления;

  2 Поиск новых видов топлива и применение различных присадок к нему;

  3 Создание энергосиловых установок с меньшим количеством выбросов вредных веществ;

  4 Разработка устройств, снижающих содержание вредных компонентов в отработавших газах.

  Достичь уровня токсичности отработавших газов, требуемого законодательством, первыми тремя способами нельзя. Поэтому получила широкое распространение нейтрализация отработавших газов в системе выпуска. В этом случае токсичные пары, вышедшие из цилиндров двигателя, нейтрализуются до выброса их в атмосферу.

Способы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе.

1. Окисление отработавших газов путем подачи к ним дополнительного воздуха в термических реакторах. Термический реактор представляет собой теплоизолированный объем со специальной организацией течения отходящих газов, устанавливаемый в выпускной системе двигателя и осуществляющий термическое доокисление токсичных компонентов за счет собственного тепла отходящих газов. Термическая нейтрализация не зависит от вида сжигаемого топлива, наличия присадок и позволяет использовать в двигателях этилированный бензин. Повысить температуру отработавших газов в реакторе можно, уменьшив теплопотери применением проставок-экранов, теплоизоляцией корпуса реактора, использованием тепла реакции окисления, а также кратковременным уменьшением угла опережения зажигания. Реакторы особенно эффективны на режимах богатой смеси при больших нагрузках, не выходят из строя со временем, однако не дают полного окисления СО и СН и не восстанавливают NOx, поэтому применяются как дополнительные устройства перед каталитическим нейтрализатором.
2. Поглощение токсичных компонентов жидкостью в жидкостных нейтрализаторах. Этот способ не получил широкого распространения из-за малой эффективности и необходимости частой замены жидкости.
3. Применение каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров (на автомобилях с дизельными двигателями) – в настоящее время наиболее актуальный.

 Устройство и принцип действия каталитических нейтрализаторов.

Современные каталитические нейтрализаторы – трехкомпонентные.
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика - монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Чтобы увеличить площадь контакта каталитического слоя с выхлопными газами, на поверхность сот наносится подложка толщиной 20-60 микрон с развитым микрорельефом. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс. м2. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма!!! Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850 ºС. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Именно поэтому так проблематично выглядит использование каталитических нейтрализаторов с керамическим носителем на карбюраторных двигателях.

  Керамические соты

  null null null
  С появлением современных двигателей, работающих на переобедненных смесях, растут требования и к каталитическим нейтрализаторам - они должны выдерживать более жесткие условия, которые керамике уже не по зубам. Для этого в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050ºС. Соты таких нейтрализаторов сделаны из тонкостенного (толщиной всего 0,04 мм, а не 0,15 мм, как у керамики) листа хромоалюминиевой стали, легированной редкоземельным металлом иттрием для лучшей адгезии каталитического слоя. Такой нейтрализатор выдерживает пиковые температуры до 1300ºС.

Металлические соты

  null

Ход реакций в нейтрализа­торе упрощенно:
CH+O2 -> CO2+H2O
NO+CO -> N2+CO2
CO+O2 -> CO2
NO+H2 -> N2+H2O
В результате токсичные со­единения CO,
CH
и NO
окисля­ются или
восстанавливаются до углекислого газа
СО2, азота N2 и воды Н2О
.

Катализатор

Химикам известно множество катализаторов - медь, хром, никель, палладий, родий. Но самой стойкой к воздействию сернистых соединений, которые образуются при сгорании содержащейся в бензине серы, оказалась благородная платина. На долю катализаторов приходится до 60% себестоимости устройства. Именно благодаря им происходят необходимые химические реакции – окисление монооксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов (СН), а также сокращение количества окиси азота (NOx). В трехкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий ”борется” с NOx. Кстати, родий - субпродукт при получении платины – наиболее ценный в этой троице.

Начиная с 90-х годов, как показывает анализ периодической и патентной литературы, для исследователей и разработчиков Европы, Америки и Японии актуальной является задача создания катализаторов без использования дорогостоящих благородных металлов или таких каталитических покрытий, в которых содержание металлов платиновой группы не превышало бы 1 масс. %. Растущие цены на металлы платиновой группы и их высокая чувствительность к отравлению азот-, серо- и свинецсодержащими соединениями препятствует их широкому распространению. Это особенно актуально для России где большая часть бензина производят из высокосернистых нефтей и широко используют этилированный бензин.
Замечено, что платиновые фильтры для очистки отходящих газов, установленные в выхлопном тракте, со временем подвергаются перфорированию и механическому разрушению. Это означает, что каталитически высокоактивный металл в мелкодисперсном виде оказывается в атмосфере, где может находиться во взвешенном состоянии в воздухе до нескольких дней, попадать в легкие человека, повышать концентрацию тяжелых металлов в почве. Попадание в организм человека частиц металлов (с размерами несколько нанометров) в сочетании с повышенной запыленностью (сажа с адсорбированными канцерогенами) и кислотными выбросами способно вызывать аллергические реакции и нарушать естественный ход ферментативных процессов.
Наиболее высокую активность среди нанесенных катализаторов на основе благородных металлов проявляют композиции из двух или трех металлов платиновой группы. Чаще это - сочетания платины или палладия с родием, представляющим собой биологический яд.
Оценка эмиссии металлов, проведенная с помощью метода атомно-абсорбционной спектроскопии, показала, что за 1 час работы двигателя в интенсивном режиме (температура 800 - 900 °С, скорость около 200 км/ч) унос металлов из нейтрализатора составляет порядка 0,5 г платины и 0,03 г родия, причем в виде химических соединений [11,12]. Таким образом, это может привести к тяжелым экологическим осложнениям, связанным с загрязнением окружающей среды платиной.

Сделать бесплатный сайт с uCozг. Москва, тел.: +7 (903) 120 7626 почта: info@nontoxic.ru

Наши объявления на информационных ресурсах:
 ДГУ, АДЭС   Автопогрузчик   Системы SCR КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР-НЕЙТРАЛИЗАТОР ОР-28129 ГОСНИТИ
 КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Спецкаталог Спецкаталог SpecServerКаталог Доска объявлений на SpecServer.com ТракторКаталог ТракторКаталог
  Система авторегистрации в каталогах, статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги продвижения и рекламы сайтов Поиск по тематическим каталогам Яндекс цитирования Участник Народного голосования