CN109519259A - 一种尾气净化用陶瓷催化器及尾气净化器 - Google Patents

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张海涛
徐海彭
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    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs

Abstract

本发明涉及尾气净化设备技术领域，公开了一种尾气净化用陶瓷催化器及尾气净化器。尾气净化用陶瓷催化器包括陶瓷载体，陶瓷载体内设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯，且相邻两个陶瓷滤芯上的陶瓷孔交错设置。尾气净化器包括上述的尾气净化用陶瓷催化器。本发明提供的尾气净化用陶瓷催化器，增加了尾气混合的次数，尾气每经过一个陶瓷滤芯后，每个陶瓷孔内未反应完的尾气在进入下一个陶瓷滤芯前，先与本陶瓷滤芯中的相邻的陶瓷孔内未反应完的尾气再次混合，通过“混合‑反应”，再次“混合‑反应”等过程，使未反应完的气体与反应完的气体充分地混合均匀，提升了尾气的净化效果。

Description

一种尾气净化用陶瓷催化器及尾气净化器
技术领域
本发明涉及尾气净化设备技术领域，尤其涉及一种尾气净化用陶瓷催化器及尾气净化器。
背景技术
在现有技术，陶瓷载体中的陶瓷滤芯上开设整齐且密度比较大的陶瓷孔，陶瓷孔开设的密度与陶瓷孔的尺寸如下表所示：
目数 壁厚(mm) 孔加壁总宽(mm) 孔宽(mm) 有效截面率
100 0.4 2.54 2.14 0.709
200 0.3 1.79 1.49 0.693
300 0.27 1.46 1.19 0.665
400 0.15 1.27 1.12 0.777
600 0.12 1.03 0.91 0.781
750 0.1 0.92 0.82 0.795
900 0.09 0.84 0.75 0.798
如图1所示，陶瓷孔的直径为0.7mm左右，如图2所示，陶瓷孔的长度为110mm以上。机动车的尾气通过陶瓷孔，并且与陶瓷孔孔壁上的催化剂接触发生化学反应，将有害气体转化为二氧化碳、水和氮气并排除。为了改善尾气净化效果，目前一般是通过提高陶瓷孔的密度来增大尾气与催化剂的反应面积，将陶瓷孔的密度由400目到600目再到当前的750目，750目已经接近陶瓷孔密度的提升极限1000目了，但是净化效果的改善却不是很明显。虽然增大陶瓷孔的密度加大了尾气与催化剂的反应面积，但是陶瓷孔密度越大背压越大，使陶瓷孔容易添堵，还存在进气口气体混合不均匀，尾气不能完全发生催化反应的问题。气体混合均匀是影响气体反应比率的关键因素，机动车尾气仅通过两级三元催化陶瓷载体，尾气中有害气体净化的不会很充分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾气净化用陶瓷催化器及尾气净化器，增加尾气的混合效率，提升尾气的净化效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种尾气净化用陶瓷催化器，包括陶瓷载体，所述陶瓷载体内设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯，且相邻两个所述陶瓷滤芯上的陶瓷孔交错设置。
作为优选技术方案，所述陶瓷载体内设置2-5段所述陶瓷滤芯。
作为优选技术方案，所述陶瓷滤芯的长度L1设置为5-15mm。
作为优选技术方案，多个所述陶瓷滤芯首尾相接触形成滤芯组件，所述滤芯组件的长度L设置为30-80mm。
作为优选技术方案，所述陶瓷滤芯上的所述陶瓷孔的密度大于100目且小于600目。
作为优选技术方案，所述陶瓷滤芯上的所述陶瓷孔的截面为圆形、三角形、方形或六边形。
作为优选技术方案，所述陶瓷滤芯上的所述陶瓷孔的内壁涂覆有催化剂涂层。
本发明还提供了一种尾气净化器，包括上述的尾气净化用陶瓷催化器。
作为优选技术方案，包括两组所述陶瓷催化器。
本发明的有益效果：本发明提供的陶瓷载体中设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯，且相邻的两个陶瓷滤芯上的陶瓷孔交错设置，增加了尾气混合的次数，尾气每经过一个陶瓷滤芯后，每个陶瓷孔内未反应完的尾气在进入下一个陶瓷滤芯前，先与本陶瓷滤芯中的相邻的陶瓷孔内未反应完的尾气再次混合，通过“混合-反应”，再次“混合-反应”等过程，使未反应完的气体与反应完的气体充分地混合均匀，提升了尾气的净化效果。
附图说明
图1是现有技术中的陶瓷滤芯上的径向截面示意图；
图2是现有技术中的陶瓷滤芯上的轴向截面示意图；
图3是本发明实施例所述的尾气净化用陶瓷催化器示意图；
图4是本发明实施例所述的陶瓷滤芯净化效果变化图。
图中：
1、陶瓷载体；2、陶瓷滤芯；3、陶瓷孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图3所示，本实施例提供了一种尾气净化用陶瓷催化器，包括陶瓷载体1，陶瓷载体1内设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯2，且相邻两个陶瓷滤芯2上的陶瓷孔3交错设置。
陶瓷催化器能被用于各种机动车的排气系统上，从而将机动车排出的尾气中的有害气体反应成无害气体，降低机动车对大气环境的污染。在尾气处理过程中，越到后期尾气中有害气体C、CO、NOx、HC的含量越少，无害气体CO2、H2O、N2的含量越多，因此越需要将尾气混合均匀，以便使所有的有害气体充分接触并相互反应完全。因此，在陶瓷载体1中设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯2，且相邻的两个陶瓷滤芯2上的陶瓷孔3交错设置，增加了尾气混合的次数，尾气每经过一个陶瓷滤芯2后，每个陶瓷孔3内未反应完的尾气在进入下一个陶瓷滤芯2前，先与本陶瓷滤芯2中的相邻的陶瓷孔3内的未反应完的尾气再次混合，通过“混合-反应”，再次“混合-反应”等过程，使未反应完的气体与反应完的气体充分地混合均匀，提升了尾气的净化效果。
在本实施例中，为了能达到最优的净化效果，需要增加尾气混合的次数，使气体在净化的过程中混合均匀，因此，在陶瓷载体1内设置多个陶瓷滤芯2，多个陶瓷滤芯2沿陶瓷载体1的轴线方向设置。但是，陶瓷载体1内的陶瓷滤芯2设置的个数不宜过多，设置过多的陶瓷滤芯2不仅会增加陶瓷催化器的长度，还会影响气体净化的效果。在本实施例中，每个陶瓷载体1内设置2-5段陶瓷滤芯2，且相邻的陶瓷滤芯2接触，例如可以为2段、3段、4段或者5段，便于相邻陶瓷孔3内的气体流通时再次进行混合，提升尾气净化的效果。设置多个且数量合适的陶瓷滤芯2不仅有利于累计陶瓷载体1的净化系数，以提高下一个陶瓷滤芯2的净化效率，同时便于消耗上一个陶瓷滤芯2的尾气中剩余较多的组分。
如图4所示，图中横坐标表示的是陶瓷滤芯2的长度，纵坐标表示的是有害气体反应的百分比，随着陶瓷滤芯2长度的增加，被反应掉的有害气体的百分比越来越小，有害气体与陶瓷滤芯2接触被催化反应的效率越来越低，由于尾气净化的最佳效果是在尾气净化器进气口的10mm范围内，在超出10mm以后的净化效果呈线性缓坡度下降变化的趋势。
陶瓷滤芯2需要烧结，陶瓷孔3的内壁还需涂覆有用于与尾气反应的催化剂涂层。在本实施例中，催化剂涂层包括铂、铑、钯等贵金属。陶瓷滤芯2过长，不利于在陶瓷孔3的内壁涂覆催化剂，陶瓷滤芯2过短，会影响陶瓷滤芯2的净化效果。综合考虑到陶瓷滤芯2的制作工艺，保证涂敷过程中贵金属稀土黏液有效均匀的涂敷在陶瓷孔3的内壁，同时使陶瓷滤芯2的净化效果达到最佳，每个陶瓷滤芯2的长度L1设置为5-15mm，例如可以为8mm、9mm、10mm或者11mm。
在本实施例中，将多个陶瓷滤芯2首尾相接触形成滤芯组件，滤芯组件的长度L设置为30-80mm，例如可以为40mm、50mm、60mm或70mm。不仅保证了三元两级催化器的总体长度不变，还能保证陶瓷滤芯2在高压尾气气流的冲击下，不会因陶瓷滤芯2的截面受到的应力过大而导致陶瓷滤芯2破碎，并且能达到好的净化效果。
本实施例中的相邻的两个陶瓷滤芯2的陶瓷孔3交错设置，便于相邻的陶瓷孔3中的气体流通时再次进行混合，以达到较好的净化效果，那么无需再通过增加陶瓷孔3的密度，增大尾气与催化剂的反应面积提高净化效果。相较于现有技术中通过提高陶瓷滤芯2上的陶瓷孔3的密度来提高净化能力，在本实施例中，陶瓷孔3的密度可以适当降低，陶瓷滤芯2上的陶瓷孔3的密度大于100目且小于600目即可满足净化需求，以便降低陶瓷滤芯2处的背压，避免陶瓷滤芯2被堵塞。
在本实施例中，陶瓷滤芯2上的陶瓷孔3的截面形状可以为圆形、三角形、方形或者六边形，也不局限于上述列举的几种形状，还可以是其它能组合成框体的多边形。
本实施例还提供了一种尾气净化器，包括上述的尾气净化用陶瓷催化器。在本实施例中，尾气净化器包括两组陶瓷催化器，形成两级净化效果，每个陶瓷催化器中分别设置有滤芯组件，每个滤芯组件包括至少两个陶瓷滤芯2。每个陶瓷催化器中设置的陶瓷滤芯2的个数可以相同也可以不同，根据实际需求进行设定。
在现有技术中，有害气体经过尾气净化器中的每一级反应后，其气体掺混均匀，发生完全的催化反应是低概率事件，即使陶瓷孔3的孔径很小、孔间密度很大，均无法保证进入陶瓷孔3内的气体混合均匀，有效地将有害气体完全转化为CO2、H2O、N2，气体混合均匀是影响气体反应比率的关键因素。因此，在本实施例中，相邻的陶瓷滤芯2首尾相接触，且陶瓷孔3交错设置，提高气体混合的比例，以最短的陶瓷滤芯2，最大效果地改善各有害气体的催化反应效率。在保证原材料使用量不变的基础上，最大可能地提升尾气净化的效果，极大程度上降低尾气净化器的制造成本和尾气处理成本，与现有技术中的陶瓷滤芯的净化效果相比较，该实施例中的滤芯组件的净化效果提升至1000倍以上。
在其它实施例中，根据实际需求，也可以将陶瓷催化器的数量设置为三个或者更多个。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，包括陶瓷载体(1)，所述陶瓷载体(1)内设置多个首尾相接触的陶瓷滤芯(2)，且相邻两个所述陶瓷滤芯(2)上的陶瓷孔(3)交错设置。
2.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，所述陶瓷载体(1)内设置2-5段所述陶瓷滤芯(2)。
3.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，所述陶瓷滤芯(2)的长度L1设置为5-15mm。
4.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，多个所述陶瓷滤芯(2)首尾相接触形成滤芯组件，所述滤芯组件的长度L设置为30-80mm。
5.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，所述陶瓷滤芯(2)上的所述陶瓷孔(3)的密度大于100目且小于600目。
6.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，所述陶瓷滤芯(2)上的所述陶瓷孔(3)的截面为圆形、三角形、方形或六边形。
7.根据权利要求1所述的尾气净化用陶瓷催化器，其特征在于，所述陶瓷滤芯(2)上的所述陶瓷孔(3)的内壁涂覆有催化剂涂层。
8.一种尾气净化器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的尾气净化用陶瓷催化器。
9.根据权利要求8所述的尾气净化器，其特征在于，包括两组所述陶瓷催化器。
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