CN105134348A - 一种高效机动车尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效机动车尾气净化装置，当高温的机动车尾气通过本发明机动车尾气净化装置时，净化器的催化剂将一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物进行氧化-还原处理。其中一氧化碳在氧化成为无毒、无色的二氧化碳气体，氮氧化物还原成氮气和氧气，碳氢化合物氧化成二氧化碳和水；本发明通过增加尾气再循环装置使机动车尾气重新返回尾气入口与催化剂接触反应而达到净化转化成无害物质。提高尾气净化率的目的。本发明的机动车尾气净化装置可以同时净化一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物并且具有除铅能力：还具有以下特点：（1）机动车尾气污染物无害转化率高；（2）催化剂使用寿命长；（3）冷启动性能好；（4）不使用贵金属，成本低廉。（5）无需在排气管中加装氧传感器。

Description

一种高效机动车尾气净化装置

技术领域：

本发明涉及大气污染的防治装置，特别是一种高效机动车尾气污染净化装置。

背景技术：

我国面临严重能源危机和污染治理的挑战。预计2020年，我国石油消费量缺口将达2.5亿吨至4.3亿吨，我国将成为世界第一大油品进口国。我国目前已成为仅次于美国的第二大温室气体排放国。世界空气污染最严重的10个城市，有7个在我国，大气污染对经济造成的损失已占到GDP的3%-7%，到2020年估计高达13%，这会严重影响我国的经济发展。近年来，我国汽车业迅猛发展。国内外各种预测表明，2020年中国很有可能超过美国成为世界上最大的汽车制造国。到2012年中国汽车保有量将已超过２亿辆，由此带来的能源安全和环境问题将更加突出。大力推进传统汽车节能减排和新能源汽车产业化，成为中国汽车产业亟须解决的重大课题。我们已经感受到了石油的供应日益紧张和石油安全的巨大挑战。我国所面临的交通能源问题来势更猛，影响更大，挑战更加严峻。按传统交通能源动力系统发展下去，我国石油供应将难以为继。发展汽车尾气净化器可以同时解决大气污染的环保问题，对整个国民经济将有不可估量的推动作用。

现在，机动车尾气的排放己成为城市大气的主要污染源，危及这些城市的经济建设和社会进步，并制约国民经济的可持续发展，同时也引起了国际上以及我国政府和人民的高度重视。有资料报导，我国某些城市的眼病和肺部疾病增多，高血压和心脏病发病频繁，就是与汽车排出的有害物质HC、CO、NOx有展。我国已将环境保护定为基本国策，所以实施机动车尾气脱硝三效纳米催化剂产业化项目除带关。治理汽车尾汽污染的技术和产业是环保产业的重要领域，关系到人类健康和国民经济可持续发来经济效益外可带来明显的环境效益，是贯彻国家资源节约型、环境友好型社会发展的需要。

目前，正在行驶的汽车普遍安装的是贵金属三元尾气催化净化器，这种净化器由于含有铂、铑、钯等贵金属因而成本比较高。并且废弃的净化器如处理不当还容易造成二次污染。

发明内容：

本发明的目的旨在克服现有技术中的机动车尾气净化技术成本高、操作复杂的缺点，而提供一种净化效果更加高效、彻底，并且成本低廉，操作简便的高效机动车尾气净化装置。

本发明高效机动车尾气净化装置，其特征在于：所述的高效机动车尾气净化装置是由不锈钢壳体、催化剂载体、催化剂活性物质、尾气再循环系统等构成。

本发明所述的高效机动车尾气净化装置的催化剂载体，其特征在于所述载体为金属蜂窝载体、堇青石陶瓷蜂窝载体、莫来石陶瓷、碳化硅陶瓷载体、硅藻土陶瓷载体中的一种。

本发明所述的高效机动车尾气净化装置的催化剂活性物质为氧化钴、氧化铜、氧化锰、氧化锌、氧化镍、氧化铬、氧化铁、氧化镁、氧化钛及氧化铈、氧化钕、氧化锆、氧化钇、氧化镧等物质组成。

本发明所述的高效机动车尾气净化装置的尾气再循环系统，其特征在于所述尾气再循环系统由多级收缩管、加速管、反馈管组成。

本发明人通过深入研究发现：现有尾气净化装置由于发动机排放的尾气压力大，在通过尾气催化剂时的速度很快，催化剂的比表面积有限的情况下，不能使含有大量污染物的尾气与催化剂充分接触得到无害化转化。本发明通过增加尾气再循环装置使尾气重新返回尾气进口与催化剂再次反应而达到净化转化成无害物质。从而提高尾气净化器尾气净化率的目的。

本发明的显著特点是：

（1）本发明催化转化率高：当前大多数催化剂高温活性好，低温活性较差，这极大地抑制了其性能。本发明由于使用纳米高比表面积活性材料及稀土材料，催化剂材料高储氧、放氧、纳米化、高比表面积活性材料使废气催化转化率高。

（2）催化剂不易失效：催化剂包括热失效和中毒失效，这也是自汽车尾气催化剂研制以来一直未能妥善解决的问题，高温下催化剂的热劣化和S、P、Pb中毒极大地缩短了催化剂的使用寿命。本发明运用稀土及稀土氧化物与催化剂活性物质组成协同效应，提高浆料涂覆附着力，得到抗催化剂热劣化和S、P、Pb中毒，从而延长净化器使用寿命。

（3）冷启动性能好：汽车尾气中60﹪-80﹪的有毒气体是由于冷启动两分钟内产生的，要有效处理好这个阶段内的废气必须着手改善催化剂的低温活性，以提高尾气的低温催化转化。本发明采用废气再循环装置，使没有反应的废气重新返回从而得到重复氧化、还原反应，有效改善冷启动净化问题。

（4）成本低廉：当前汽车广泛应用的催化剂大多还是贵金属或贵金属掺杂其它金属氧化物型，容易发生Pb、S、P等中毒,还可能对环境造成二次污染，并且其成本仍然很高。本产品彻底抛弃了贵金属材料，并且无需在排气管中加装氧传感器。因而成本较低。如1升催化剂载体需涂覆贵金属铂、铑、钯等1克再加氧传感器，成本要400多元，使用稀土和碱土系复合材料加废气再循环装置仅200元，并且还没有二次污染，使用寿命长。

附图说明：

附图为本发明的一种具体实施方案的结构示意图。

附图中1为高效机动车尾气净化装置固定端面；

附图中2为催化剂载体通孔；

附图中3为尾气再循环反馈管；

附图中4为尾气再循环装置；

附图中5为尾气再循环加速管；

附图中6为尾气循环收缩管；

附图中7为机动车尾气输出口；

附图中8为机动车尾气进气口；

附图中9为涂覆活性物质的催化剂及载体；

附图中10为尾气再循环反馈管。

具体实施方式：

如图所示，一种高效机动车尾气净化装置，机动车尾气通过输入口8进入容器，与容器中涂覆有催化活性物质的催化载体9发生反应，使一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物与催化活性物质反应得到净化；由于发动机排出的废气温度高、压力大，因此通过尾气催化剂载体通孔2时间比较短，反应不完全的尾气及转化为无害物质的气体旋即进入通过废气循环装置，每一废气再循环装置单元4由尾气循环收缩管6、尾气再循环加速管5和尾气再循环反馈管3、10构成，由于尾气进入喷管装置中会发生空化现象，空化会产生几百个大气压与上千度高温，气体在此环境下被撕裂为非常小的单个分子或小分子。通过收缩喷管的气体速度将被加速，温度则急剧降低，后面的气体相对前面的气体形成倒吸现象，从而使未发生反应的气体被重新吸回尾气入口端再次与催化剂发生反应，经过多次反复直到有害物质完全转化为无害物质。

机动车尾气净化装置可以串有一级或多级废气再循环装置单元构成，废气再循环装置单元串联级数越多催化器转化效果越好，可使反应不充分的废气重新返回到与催化剂进行彻底反应，最大程度减小废气的排出。

Claims (4)

1.一种高效机动车尾气净化装置，其特征在于：所述的高效机动车尾气净化装置是由不锈钢金属壳体、催化剂载体、以稀土或碱土及其氧化物为催化剂活性物质、尾气再循环系统等构成。

2.根据权利要求1所述的高效机动车尾气净化装置的催化剂载体，其特征在于所述载体为金属蜂窝载体、堇青石陶瓷蜂窝载体、莫来石陶瓷、碳化硅陶瓷载体、硅藻土陶瓷载体中的一种。

3.根据权利要求1所述的高效机动车尾气净化装置的催化剂活性物质为氧化钴、氧化铜、氧化锰、氧化锌、氧化镍、氧化铬、氧化铁、氧化镁、氧化钛及氧化铈、氧化钕、氧化锆、氧化钇、氧化镧中的一种或多种物质构成。

4.根据权利要求1所述的高效机动车尾气净化装置的尾气再循环系统，其特征在于所述尾气再循环系统由多级收缩管、加速管、反馈管组成。