CN105971702B - 一种尾气处理的整体式催化剂评价装置 - Google Patents

一种尾气处理的整体式催化剂评价装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，装置包括反应及取样系统、热风循环加热系统、分析系统和模拟配气系统，所述反应及取样系统包括尾气收集管、模拟反应气体的进气管、保温罩和气体管道相应的对中组件，所述尾气收集管通过尾气收集管导套与对中组件固定在上直线导轨光轴上，通过松开尾气收集管导套的螺丝实现尾气收集管上下移动，下落时压住整体式催化剂并将螺丝锁紧；通过步进电机推拉直线光轴推板，使上直线导轨光轴左右移动，进而实现尾气收集管的横向移动；整体式催化剂沿着圆周方向旋转。本发明的尾气处理的整体式催化剂评价装置可对整体式催化剂进行快速全面是评价。

Description

一种尾气处理的整体式催化剂评价装置
技术领域
本发明属于整体式催化剂评价领域，具体涉及一种尾气处理的整体式催化剂评价装置。
背景技术
目前，我国城市汽车尾气排放问题十分严重，而以催化剂为核心的汽车尾气净化催化转换器在发达国家已经是一项成熟的技术，开发尾气净化催化剂需要有效的评价手段来配合。在催化剂的研制开发过程，一般要经过小试试验、中试试验，然后工业放大应用阶段，其中，小试试验阶段需要经过大量的筛选和反复的对比试验，选择合适的催化剂活性组分、活性组分含量以及不同的负载方式和焙烧条件等工作；在中试试验阶段，要放大考察小试试验条件下优选出的催化剂，同样需要大量的对比试验。因此，提高催化剂筛选效率和对比试验的可信度，有利于提高催化剂的研发效率，缩短催化剂的开发周期。
整体式催化剂是由许多狭窄的平行通道整齐排列的一体化催化剂，早期开发的整体式催化剂所用载体的横截面呈蜂窝结构，故又称为蜂窝状催化剂，今年来整体式催化剂已被广泛应用于各种领域，尤其是使用整体式催化剂作为汽车尾气净化的技术基本成熟，随着人们的环保意识增强，汽车尾气排放标准的日趋严格化将促进催化剂工艺的发展。而整体式催化剂在生产过程中需要经常抽检产品的性能是否达标，来确保产品的质量，目前，传统的检验方式有两种：其一，将生产的整体式催化剂封装后，连接到发动机台架上进行检测，检测后的整体式催化剂无法再作为产品销售，用时长，费用高。其二，在整体式催化剂上破坏取样，然后，在模拟的性能评价台架上检验产品的性能，这样用时短，但是要破坏一个整体式催化剂产品，不够经济。
CN102539618A公开了一种多通道高通量催化剂评价装置，包括进料系统、反应系统、取样分析系统以及产物收集系统；所述进料系统包括进料通道、流量控制单元以及混合单元；反应系统由多通道反应器以及多通道反应器外部的加热单元组成；产物收集系统包括高压分离器和产物储存单元。该发明可同时评价多个相同或不同的催化剂，其进料通道包括气相进料通道和液相进料通道，但其并没有公开固体催化剂如何进行评价，并且该技术方案在反应完成后，物料还要经过冷却才能进入下一单元，再经取样分析系统进行取样分析，虽然实现在线取样分析，但其取样分析时间较长。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，包括反应及取样系统、热风循环加热系统、分析系统和模拟配气系统，所述反应及取样系统包括尾气收集管、模拟反应气体的进气管、保温罩和气体管道相应的对中组件所述尾气收集管固定在尾气收集管导套中，尾气收集管导套采用上对中组件固定在上直线导轨光轴上，通过松开尾气收集管导套的螺丝实现尾气收集管上下移动，下落时压住整体式催化剂并将螺丝锁紧；所述上直线导轨光轴通过a直线轴、b直线轴承分别固定在左轴承固定板和右轴承固定板上，所述上直线导轨光轴左右移动，通过步进电机推拉直线光轴推板，使上直线导轨光轴左右移动，进而实现尾气收集管的横向移动；所述整体式催化剂沿着圆周方向旋转。
本发明所述反应及取样系统实现对整体式催化剂的整个圆面内任意一点取样分析。
本发明所述模拟反应气体的进气管固定在模拟反应气体的进气管导套中，导套采用下对中组件固定在下直线导轨光轴上。
本发明所述下直线导轨光轴左右移动，与上直线导轨光轴同步运动。
本发明所述尾气收集管和模拟反应气体的进气管安装在竖直方向的同一平面内，两管的中心在同一直线上。
本发明所述尾气收集管包括温度传感器和反应后气体采集管，与分析系统相连接。
本发明所述尾气收集管外接真空泵将收集气体送到分析系统。
本发明模拟的反应气体通过进气管进入到整体式催化剂的蜂窝状通道，进行气-固催化反应，反应后尾气经尾气收集管进入分析系统检测，催化剂反应仅发生在尾气收集管和模拟反应气体进气管密封部分的催化剂上，没密封的地方则不发生反应。
本发明所述热风循环加热系统为通过工业热风机循环加热实现，热风机与反应系统保温罩通过不锈钢循环热风管道相连接，工业热风机通过循环热风管道，快速对里面的空气循环加热，同时，也对整体式催化剂和反应气体进行加热，使之达到催化剂反应所需的温度(最高达350℃)，形成稳定持续的温度氛围，确保整体式催化剂正常发生反应。
本发明所述模拟配气系统使用质量流量计、流量计显示仪和标准钢瓶气体，配气准确灵活，根据不同整体式催化剂的要求模拟配制所需气体。
本发明提供一种尾气处理的整体式催化剂评价装置的用途，用于内部结构为蜂窝状的整体式催化剂的快速评价，且不会破坏催化剂载体。
本发明的有益效果：
(1)本发明的尾气处理的整体式催化剂评价装置，尾气收集管上下移动，方便取放整体式催化剂载体，尾气收集管外连接抽气泵并带有紧固件方便采集反应后的尾气，并且内部结构为蜂窝状的整体式催化剂使得气体能在管道内发生反应，气体的进入和收集都以通过上下对中的管道输送，实现快速评价。
(2)本发明的尾气处理的整体式催化剂评价装置，催化剂反应仅发生在尾气收集管和模拟气体进气管密封部分的催化剂上，没密封的地方则不发生反应，因此不会破坏整体式催化剂，实现高效、经济和实用的评价整体式催化剂。
(3)本发明的尾气处理的整体式催化剂评价装置，尾气收集管通过直线导轨光轴左右移动，结合整体式催化剂沿着圆周方向旋转，实现对整体式催化剂的整个圆的横截面内取样，进行更全面的活性评价。
附图说明
图1为本发明反应及取样系统的结构示意图；
图2为本发明的气体流向示意图；
图3为本发明反应及取样系统的取点示意图；
图4为本发明的整体式催化剂评价效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
实施例1
1.尾气处理的整体式催化剂评价装置安装：
结合图1和图2，尾气收集管1固定在尾气收集管导套16中，尾气收集管导套16通过上对中组件3固定在上直线导轨光轴6上；上直线导轨光轴6通过a直线轴承17、b直线轴承18分别固定在左轴承固定板8和右轴承固定板9上，左轴承固定板8和右轴承固定板9固定在底板13上；步进电机5通过滚珠丝杆14与直线光轴推板11相连接，直线光轴推板11与上直线导轨光轴6和下直线导轨光轴7相连接，推拉上直线导轨光轴6和下直线导轨光轴7水平运动；模拟反应气体的进气管2固定在模拟反应气体的进气管导套15中，导套15采用下对中组件4固定在下直线导轨光轴7上，下直线导轨光轴7通过c直线轴承19、d直线轴承20分别固定在左轴承固定板8和右轴承固定板9上；尾气收集管1和模拟反应气体的进气管2安装在竖直方向的同一平面内，两管的垂直中心在同一直线上；尾气收集管1内的温度传感器和反应后气体采集管，与分析系统的烟气分析仪28相连接；模拟反应气体的进气管2与质量流量控制器27相连接，质量流量控制器27与气体过滤器26相连接，气体过滤器26与球阀25相连接，球阀25与气体减压阀24相连接；气体减压阀24分别与标准钢瓶23和油过滤器34相连接，油过滤器34与空压机32相连；热风机29与反应及取样系统的保温罩21通过不锈钢循环热风管道33相连接。
2.装样：
结合图1和图3，打开保温罩21上的保温罩的半开门12，将上对中组件3上的尾气收集管导套16的螺丝松开，将尾气收集管1上移，将蜂窝状整体式催化剂放入保温罩21内，通过行程开关10控制步进电机4推动直线光轴推板11，使上直线导轨光轴6左右移动，进而实现尾气收集管1的横向移动，再结合整体式催化剂22手动使其沿着圆周方向旋转，调整不同的位置，多方位检测整体式催化剂的性能，确保产品稳定性，确定好需要检测的位置后，放下尾气收集管1，使其将整体式催化剂22压紧并将螺丝固定，关紧保温罩的半开门12，装样完毕；
3.分析系统和模拟配气系统开启：
结合图1和图2，本装置通过质量流量控制器27来控制标准钢瓶气体23，压缩空气等各路气体的流量，来达到模拟配制车辆排放的尾气；开启电脑、烟气分析仪28以及相应测试软件；开启工业热风机29加热，设定好催化剂反应时所需温度，边升温边检测，实现连续在线检测功能，工业热风机29通过不锈钢循环热风管道33，快速对里面的空气循环加热，同时，也对整体式催化剂和反应气体进行加热，使之达到催化剂反应所需的温度(最高达350℃)，形成稳定持续的温度氛围，确保整体式催化剂正常发生反应，气体流向示意图见图2，模拟气体通过模拟反应气体进气管2进入反应及取样系统，催化剂反应仅发生在尾气收集管1和模拟反应气体进气管2密封部分的催化剂上。
3.取样检测：
结合图1和图2，反应后的气体进入尾气收集管1内的反应后气体采集管，通过尾气收集管1的外部连接真空泵30进入烟气分析仪28，尾气收集管1内的温度传感器与测试系统相连接，采集反应过程的温度变化，进而进行检测，结合检测软件实时记录反应后尾气的主要有害气的浓度，再结合温度、时间关系分析检测结果，来判断整体式催化剂的性能。分析后的气体进入尾气收集瓶31。
第一次检测完成后，将上对中组件3的尾气收集管1的螺丝松开，将尾气收集管1上移，通过步进电机4调整新的位置进行催化剂评价，步骤与第一次相同，本发明装置主要是评价整体式催化剂在连续升温的过程中，不同温度下，催化剂对NO的转化情况，两次催化剂评价效果见图4。第二次评价完成后，松开尾气收集管1的固定螺丝，将其向上推开一段距离，打开保温罩半开门12，取出整体式催化剂，评价完毕。
从图4可以看出本发明的尾气处理的整体式催化剂评价装置能实现催化剂对NO的转化评价这一功能，实验的重复性也很好，通过不同温度下NO的转化结果，结合标准要求，可以快速判定整体式催化剂性能的优劣。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，装置包括反应及取样系统、热风循环加热系统、分析系统和模拟配气系统，所述反应及取样系统包括尾气收集管(1)、模拟反应气体的进气管(2)、保温罩(21)和气体管道相应的对中组件，所述尾气收集管(1)固定在尾气收集管导套(16)中，尾气收集管导套(16)采用上对中组件(3)固定在上直线导轨光轴(6)上，通过松开尾气收集管导套(16)的螺丝实现尾气收集管(1)上下移动，下落时压住整体式催化剂并将螺丝锁紧；所述上直线导轨光轴(6)通过a直线轴承(17)、b直线轴承(18)分别固定在左轴承固定板(8)和右轴承固定板(9)上，所述上直线导轨光轴(6)左右移动，通过步进电机(5)推拉直线光轴推板(11)，使上直线导轨光轴(6)左右移动，进而实现尾气收集管(1)的横向移动；所述整体式催化剂(22)沿着圆周方向旋转。
2.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述模拟反应气体的进气管(2)固定在模拟反应气体的进气管导套(15)中，导套(15)采用下对中组件(4)固定在下直线导轨光轴(7)上。
3.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述尾气收集管(1)和模拟反应气体的进气管(2)安装在竖直方向的同一平面内，两管的中心在同一直线上。
4.根据权利要求2所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述下直线导轨光轴(7)左右移动，与上直线导轨光轴(6)为同步运动。
5.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述尾气收集管(1)包括温度传感器和反应后气体采集管，与分析系统相连接
6.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述尾气收集管(1)外接真空泵(30)，将收集气体送到分析系统。
7.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述催化剂反应仅发生在尾气收集管(1)和模拟反应气体进气管(2)密封部分的催化剂上，其余的地方则不发生反应。
8.根据权利要求1所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置，其特征在于，所述热风循环加热系统为通过工业热风机实现循环加热，热风机(29)与反应系统保温罩(21)通过不锈钢循环热风管道(33)相连接。
9.权利要求1-8任一项所述的一种尾气处理的整体式催化剂评价装置的用途，其特征在于，用于内部结构为蜂窝状的整体式催化剂的快速评价，且不会破坏催化剂载体。
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