CS212732B2 - Method of transforming carbon oxide and hydrocarbons contained in exhaust gases - Google Patents

Method of transforming carbon oxide and hydrocarbons contained in exhaust gases Download PDF

Info

Publication number
CS212732B2
CS212732B2 CS78621A CS62178A CS212732B2 CS 212732 B2 CS212732 B2 CS 212732B2 CS 78621 A CS78621 A CS 78621A CS 62178 A CS62178 A CS 62178A CS 212732 B2 CS212732 B2 CS 212732B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
denotes
formula
exhaust gases
hydrocarbons
carbon monoxide
Prior art date
Application number
CS78621A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Franco Buonomo
Vittorio Fattore
Gianfranco Zanoni
Bruno Notari
Original Assignee
Franco Buonomo
Vittorio Fattore
Gianfranco Zanoni
Bruno Notari
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from IT2709772A external-priority patent/IT1006036B/en
Priority claimed from CS603272A external-priority patent/CS212731B2/en
Application filed by Franco Buonomo, Vittorio Fattore, Gianfranco Zanoni, Bruno Notari filed Critical Franco Buonomo
Publication of CS212732B2 publication Critical patent/CS212732B2/en

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

ČESKOSLOVENSKAČESKOSLOVENSKA

SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) POPIŠ VYNALEZU K PATEHIU 212732 (Π) (B2) (22) Přihlášeno 01 09 72(21) (PV 621-78) (51) Int. C1.3 B 01 D 53/34 (32) (31) (33) Právo přednosti od 18 07 72 OftAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (27097 A/72) Itálie (40) Zveřejněno 31 03 81 (45) Vydáno 15 07 84 Z (72) (73)THE REPUBLIC OF SOCIALIST (19) FILL OUT THE PATEHIU 212732 (Π) (B2) (22) Registered 01 09 72 (21) (PV 621-78) (51) Int. C1.3 B 01 D 53/34 (32) (31) (33) Priority from 18 07 72 OftAD FOR INVENTIONS AND DISCOVERIES (27097 A / 72) Italy (40) Published 31 03 81 (45) Published 15 07 84 (72) (73)

Autor vynálezu BUONOMO FRANCO dr., FAT1ORE VITTORIO dl'., ZANONI GIANFRANCO a současně dr., NOTÁŘI BRUNO dr., SAN DONATO MILANESE (Itálie) majitel patentu (54 J Způsob přeměny kysličníku uhelnatého a uhlovodíků obsažených vevýfukových plynech 1The inventor of BUONOMO FRANCO dr., FAT1ORE VITTORIO dl ', ZANONI GIANFRANCO and, simultaneously, dr., NOTARI BRUNO dr., SAN DONATO MILANESE (Italy) patent holder (54 J Method of converting carbon monoxide and hydrocarbons contained in exhaust gas 1

Vynález se týká způsobu snižování obsahuškodlivých plynů, obsažených ve výfukovýchplynech automobilů. Podrobněji se vynáleztýká způsobu dokonalého spalování směsi,obsahující kysličník uhelnatý a zbytky, ob-sahující částečně spálený uhlík a rovněž nezcela spálené uhlovodíky v průběhu jejichpřeměny na kysličník uhličitý a vodu, při po-užití katalytické kompozice.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing harmful gases contained in vehicle exhaust gases. More particularly, the invention relates to a process for the complete combustion of a composition comprising carbon monoxide and residues containing partially burned carbon as well as totally burnt hydrocarbons during their conversion to carbon dioxide and water, using a catalytic composition.

Stále vzrůstající počet vozidel se spalova-cími motory produkuje ve formě výfukovýchplynů stále se zvětšující obsah kysličníkuuhelnatého v atmosféře. Z toho· vyplývá ne-bezpečí znečištění atmosféry. Podle pozorová-ní, prováděném ve Spojených státech se vsoučasné době zjistilo·, že pouze v Los Ange-les je každý den vypouštěno do ovzduší 2 500tun oragnických produktů, 8 000' tun kyslič-níku uhelnatého a 700 tun kysličníku dusna-tého. 70· % uvedených organických látek, 50procent kysličníků dusíku a prakticky 10O %kysličníku uhelnatého je produkováno výfu-ky spalovacích motorů.An ever-increasing number of combustion engine vehicles produce in the form of exhaust gases an ever-increasing content of carbon monoxide in the atmosphere. This results in the risk of air pollution. According to observations conducted in the United States, it is now found that only 500 tonnes of organic products, 8,000 tonnes of carbon monoxide and 700 tonnes of nitrous oxide are released into the air every day in Los Angeles. 70% of said organic substances, 50% of nitrogen oxides and practically 10% of carbon monoxide are produced by exhausts of internal combustion engines.

Je zřejmé, že se tato situace neustále zhor-šuje na kritické hodnoty a že důrazná potře-ba zlepšení současného stavu je podloženaškodami, těmito škodlivými látkami způso-bovanými. Mezi uvedenými plyny je bezespo-ru nejnebezpečnější kysličník uhelnatý,vzhledem k jeho· jedovatosti. 2It is evident that this situation is constantly deteriorating to critical values and that the strong need for improvement of the present condition is the basis for these harmful substances. Among these gases, carbon monoxide is the most dangerous, due to its toxicity. 2

Uhlovodíky v kombinaci s kysličníky dusí-ku jsou příčinou vzniku fotochemického smo-gu, který se tvoří během dne ve velkoměst-ských oblastech, které mají nedostatečné pří-rodní větrání. Škody, způsobené tímto typemmlhy jsou patrny na určitých typech rostlina na rostoucích případech onemocnění očía dýchacích traktů lidí.Hydrocarbons in combination with nitrogen oxides are the cause of photochemical smoke that forms during the day in urban areas that have insufficient natural ventilation. The damage caused by this type of mist is evident on certain types of plant in growing cases of human eye and respiratory diseases.

Byly prováděny široké výzkumy mechanis-mu tvorby smogu a bylo dokázáno, že pri-márním mechanismem je fotodisociace kys-ličníku dusičitého (NOa), při které je vytvá-řen kysličník dusnatý (NO) a atomární kys-lík (O). Posledně jmenované látky reagujís produkty nedokonalého spalování uhlovo-díků, obsaženými v atmosféře za vzniku per-oxiacylnitrátů a ozónu (Os), které mají silnývliv na vegetaci a současně silný zánětlivýúčinek.Widespread research has been carried out on the mechanism of smog formation and it has been shown that the primary mechanism is nitrogen dioxide (NOa) photodissociation, in which nitric oxide (NO) and atomic oxygen (O) are formed. The latter react products of incomplete combustion of the hydrocarbons contained in the atmosphere to form peroxyacyl nitrates and ozone (Os), which have a strong effect on vegetation and at the same time a strong inflammatory effect.

Pro snížení koncentrace uvedených látek vatmosféře a pro možnost přímého působenína hlavní zdroje znečištění byla hlavní pozor-nost zaměřena na průmyslové objekty, kteréjsou přímo nebo nepřímo v popředí zájmuna řešení uvedeného problému. Během posledních dvaceti let byly vyvinu-ty čtyři základní směry řešení: 1. homogenní přídavné spalování 2. katalytické konvertory 212732 212732 3. modifikace systémů sání a zážehu 4. modifikace motorů v kombinaci se slože-ním benzinů.In order to reduce the concentration of these substances in the atmosphere and to be able to directly affect the main source of pollution, the main focus was on industrial objects that are directly or indirectly at the forefront of the solution to the problem. Over the last twenty years, four basic directions have been developed: 1. homogeneous afterburning 2. catalytic converters 212732 212732 3. modification of intake and ignition systems 4. engine modification in combination with gasoline composition.

Dlouhou experimentální praxí již bylo po-tvrzeno, že zatímco změnou systémů sání po-honných hmot, změnou zážehu a změnou slo-žení pohonných hmot je možno dosáhnoutčástečného snížení emise, uspokojivých výs-ledků je možno dosáhnout pouze při použitísystémů přídavného spalování, buď homogen-ního nebo- katalytického. Konkrétně je mož-no dosáhnout hodnot přípustného znečišťo-vání pouze za pomoci vhodných katalytickýchkonvertorů.It has already been argued by long experimental practice that while altering the air suction systems, changing the ignition and changing the composition of the fuels, it is possible to achieve a partial reduction in emissions, satisfactory results can only be achieved by the use of afterburning systems, either homogeneously or catalytic. In particular, permissible contamination values can only be achieved with the aid of suitable catalytic converters.

Použití vhodných katalytických konvertorůse zdá být zvláště vhodné při řešení problé-mů čištění výfukových plynů spalovacích mo-torů. Zařízení, potřebná k řešení tohoto prob-lému mají malé rozměry a malé pořizovacínáklady. Tato zařízení mohou pracovat přivšech podmínkách provozu automobilu, přimalých otáčkách a při studeném startu, stej-ně jako při vysokých otáčkách a tehdy, kdyje motor zahřát. Sumárně lze konstatovat, žétato zařízení spolehlivě pracují při ntejrůzněj-ších podmínkách, které mohou nastat bě-hem provozu motorového' vozidla. V každém případě je nutno mít na zřeteli,že katalytické konvertory jsou při provozuve styku s horkými výfukovými plyny v pod-mínkách, které jsou z fyzikálního· hlediskavelmi proměnlivé, například cq se týká te-pelných hodnot a musí být účinné pro širokýkvantitativní a kvalitativní rozsah směsi. V uvedených směsích jsou kromě kyslič-níku uhelnatého obsaženy v určitých množ-stvích uhlovodíky a jiné organické produktya z těchto důvodů musí být katalyzátory ta-kového druhu, aby byla zajištěna oxidacevšech těchto sloučenin na kysličník uhličitýa vodu s cílem účinného snížení množstvíškodlivých látek, vypouštěných do ovzduší. Ačkoliv bylo navrhováno mnoho řešeníuvedených problémů, žádné z nich nemohlobýt prakticky využito. Současný stav techni-ky navrhuje v podstatě využití ušlechtilýchkovů, jako je platina nebo větší počet směsíkysličníků různých kovů. Zatímco výhodoupoužití platiny je její velká účinnost při oxi-dačních reakcích a velká citlivost vůči je-dovatým látkám, značná nevýhoda použitíplatiny spočívá v její vysoké ceně a nutnostijejí regenerace z vyčerpaného katalyzátoru.Další nevýhoda použití platiny spočívá vevysokém množství použité platiny pro auto-mobily, které jsou hlavním původcem zne-čištění ovzduší. Je tedy obtížné rozhodnutío využiti takového kovu a je nutno pečlivězvážit všechna rozhodnutí pro a proti.The use of suitable catalytic converters appears to be particularly useful in the treatment of exhaust gas cleaning problems. The devices needed to solve this problem have small dimensions and low cost. These devices can operate at all times as well as at high speeds and when the engine is warm when operating in the car, at low speed and at cold start. In summary, the devices operate reliably under different conditions that may occur during operation of the motor vehicle. In any case, it is to be understood that the catalytic converters are in operation in contact with hot exhaust gases in conditions that are physically variable, for example, cq refers to thermal values and must be effective for a wide-range and qualitative range mixtures. In these mixtures, in addition to carbon monoxide, certain amounts of hydrocarbons and other organic products are present, and for these reasons, the catalysts must be of such a nature as to ensure the oxidation of all these compounds to carbon dioxide in order to effectively reduce the amount of harmful substances discharged into the carbon dioxide. air. Although many solutions have been suggested, none of them could be practically used. The state of the art proposes essentially the use of noble metals such as platinum or a plurality of mixtures of different metals. While the advantage of using platinum is its high efficiency in oxidation reactions and the high sensitivity to the other materials, the considerable disadvantage of using platinum lies in its high cost and the need for regeneration from the spent catalyst. Another disadvantage of using platinum lies in the high amount of platinum used for auto mobiles. which are the main cause of air pollution. Thus, it is difficult to make a decision to use such a metal and all decisions for and against must be carefully considered.

Alternativně byly prováděny výzkumy voblasti využití směsi kysličníků, různých odplatiny, které nevyžadují regeneraci a nejsouzatíženy problémem vysokých nákladů. Ty-to sloučeniny jsou však méně účinné a vy-kazují rovněž menší účinnost a citlivost k Je-dovatým látkám ve srovnání s platinou. Rov- něž pro tyto katalyzátory bylo dosud obtíž-né určit formu použití, která by splňovalapožadavky na jejich ekonomické využití. Nadruhé straně se však směsi kysličníků jevíjako nejslibnější katalytické kompozice k po-psaným účelům. Z toho· důvodu bylo patento-váno mnoho kombinací kysličníků, tvoří-cích účinnou složku, obecně vázaných naznámých nosičích. Katalyzátory tohoto typujsou dále vystaveny vhodnému zpracování.Alternatively, investigations have been carried out in the field of using a mixture of oxides, various wastes that do not require regeneration and are not burdened by the problem of high cost. However, these compounds are less effective and also show less efficacy and sensitivity to the compounds than platinum. It has so far been difficult for these catalysts to determine the form of use that meets the requirements for their economic use. On the other hand, however, the mixtures of oxides are the most promising catalyst compositions for the purposes described. For this reason, many combinations of oxides forming an active ingredient, generally bound to known carriers, have been patented. Catalysts of this type are further subjected to suitable processing.

Literatura, týkající se uvedeného tématuje ovlivňována velkým počtem kombinací,získatelných při použití různých kysličníkůa rovněž extrémními komplikacemi při zís-kání katalyzátorů, které mají současně vyka-zovat vysokou katalytickou účinnost a nej-lepší mechanické vlastnosti, stabilitu vůčičetným vlivům, neboť je známo mnoho fak-torů, které mohou katalyzátor nepříznivěovlivňovat. Mezi tyto faktory náleží předevšímpoměr složek, způsob výroby katalyzáto-ru, povaha nosiče, zpracování, kterému jekatalyzátor vystaven během zpracování apodobně. Známé kompozice nesplňují z růz-ných důvodů současně všechny požadavky,které jsou na tyto katalytické kompozice kla-deny.The literature on the subject is influenced by the large number of combinations obtainable by using different oxides as well as by the extreme complications of obtaining catalysts to simultaneously exhibit high catalytic activity and superior mechanical properties, stability to many factors, as many factors are known. which can adversely affect the catalyst. These factors include, in particular, the proportion of the components, the process for producing the catalyst, the nature of the support, the processing to which the catalyst is subjected during processing and the like. For various reasons, the known compositions do not at the same time meet all the requirements for these catalytic compositions.

Nedostatky známých postupů jsou řešenyzpůsobem podle předkládaného vynálezu.Snižování obsahu škodlivých plynů, obsaže-ných ve výfukových plynech motorů automo-bilů se provádí tak, že se tyto plyny vedoureakčníml prostory, které alespoň zčásti vy-tvářejí oxidační podmínky. Tyto reakční pros-tory obsahují vhodnou katalytickou kompo-zici.The drawbacks of the known processes are solved by the process according to the present invention. The reduction of harmful gases contained in the exhaust gases of the automotive engines is carried out by conducting the reaction compartments which at least in part form oxidation conditions. These reaction media contain a suitable catalytic composition.

Předkládaný vynález se tedy týká způsobupřeměny kysličníku uhelnatého a uhlovodí-ků obsažených ve výfukových plynech spa-lovacích motorů na kysličník uhličitý a pře-měny kysličníků dusíku, obsažených ve vý-fukových plýnech, na dusík a vyznačuje, setím, že se na výfukové plyny, obsahující kys-ličník uhelnatý, uhlovodíky a kysličníky du-síku působí katalytickou kompozicí obecné-ho vzorce IAccordingly, the present invention relates to a process for converting carbon monoxide and hydrocarbons contained in the exhaust gas of a carbon dioxide combustion engine and converting the nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen and characterized by sieving the exhaust gas. containing carbon monoxide, hydrocarbons, and oxides of nitrogen, act upon the catalytic composition of formula (I)

CuMnxMeyCrzOw, (I), ve kterémCuMnxMeyCrzOw, (I) in which

Cu značí měď,Cu denotes copper,

Mn značí mangan,Mn means manganese,

Me je kov VIII skupiny, zvolený mezi nik-lem a kobaltem,Me is a group VIII metal selected from nickel and cobalt,

Cr značí chrom, O značí kyslík, x, y a z označují počet atomů přítomnýchprvků a w značí počet atomů kyslíku, nezbytnýchk nasycení valencí a pokudCr denotes chromium, O denotes oxygen, x, y and z denote the number of atoms of the elements present and w denotes the number of oxygen atoms, the necessary saturation of the valences and if

Me značí nikl, x je rovno nule, y odpovídá 1,4 a z je rovno 3, takže vzorec I má tvarMe denotes nickel, x denotes zero, y denotes 1.4 and z equals 3, so that the formula I has the form

Cr3CuNii,4Ow, 212732 5 pokud y je rovno· nule, x je 1 a z je 3, vyka-zuje obecný vzorec I tvarCr3CuNii, 4Ow, 212732 5 when y is equal, x is 1 and z is 3, has the general formula I shape

CuMnCr30w, a pokud Me značí kobalt, z je rovno nule,y se pohybuje v rozmezí od 1 do 6 a x sepohybuje v rozmezí od 1 do 2, takže obecnývzorec I má tvarCuMnCr30w, and when Me denotes cobalt, z is zero, y ranges from 1 to 6 and x moves from 1 to 2, so that Formula I has the form

Coi_6Mni_2CuOw, přičemž jsou katalytické kompozice výhodněneseny na nosiči, tvořeném gamma-kyslič-níkem hlinitým kulovitého· tvaru o porositě0,8 až 1 cm3/g a specifickém povrchu 150' až350 m2/g, přičemž přeměna kysličníku uhel-natého a uhlovodíků na kysličník uhličitýse provádí v oxidační zóně, do které se při-vádí kyslík a ve které se teplota pohybuje vrozmezí od 300 do 750 °C a průměrně 550 °Ca přeměna kysličníku dusíku na dusík se pro-vádí v redukční zóně, oddělené od zóny o-xidační, bez přístupu kyslíku a při teplotácho 50 až 200 °C nižších než je teplota v oxi-dační zóně a průměrně při teplotách o 100stupních Celsia nižších, tlak se v obou zó-nách pohybuje v rozmezí od 0,12 do 0:,14 MPaa v jednotlivých zónách se použije, stejné ne-bo rozdílné katalytické kompozice obecnéhovzorce I.Coi6Mni2CuOw, wherein the catalyst compositions are preferably supported on a gamma-oxide support of spherical shape having a porosity of 0.8 to 1 cm3 / g and a specific surface area of 150 to 350 m2 / g, wherein the conversion of carbon monoxide and hydrocarbons to carbon dioxide is effected in the oxidation zone to which oxygen is introduced and in which the temperature ranges from 300 to 750 ° C and on average 550 ° C, the conversion of nitrogen oxide to nitrogen is carried out in the reduction zone separated from the zone by oxidation, without oxygen and at temperatures of from 50 to 200 ° C lower than the temperature in the oxidation zone and on average at temperatures of 100 degrees Celsius lower, the pressure in the two zones ranges from 0.12 to 0, 14 MPaa in the individual the same or different catalytic compositions of general formula I are used.

Reakční zóna může být tvořena tlumičemvýfukových'plynů automobilů, přičemž re-akční prostory obsahují katalytické kompo-zice podle vynálezu obecného vzorce I sa-motné nebo smíšené se známými katalyzáto-ry.The reaction zone may be a car muffler, wherein the reaction compartments comprise the catalyst compositions of the invention of formula I alone or mixed with known catalysts.

Oxidační podmínky v reakční zóně jsouvýhodně docilovány zaváděním oxidujícíhoplynu. Takovým plynem může být kyslíkatýplyn, s výhodou vzduch.The oxidation conditions in the reaction zone are preferably achieved by introducing an oxidizing gas. Such a gas may be oxygen gas, preferably air.

Chemismus eliminace kysličníku dusnaté-ho ve výfukových plynech při použití kata-lyzátorů je následující: NO 4- CO _„ 1/2 N2 + CO2 NO + H2 * HzO + 1/2 Ns; uvedené produkty nejsou toxické. Během popsaných reakcí mohou katalyzá-tory zprostředkovávat tvorbu amoniaku, kte-rý má původ ve vnitřní reakci mezi NO aHz, podle rovnice: NO + 5/1 H2 _NHs + H'2O. Úkol eliminace CO, HC a NOX může býtřešen použitím katalytických konvertorů veformě tlumiče výfukových plynů, vybavenýchdvěma katalyzátorovými loži. První sloužíjako redukční činidlo, redukující NO na Nž.Druhé katalyzátorové lože slouží jako oxidač- 6 ní činidlo, kde dochází k finální Oixidaci COa HC na CO? a H2O, jako výsledek přítom-nosti přiváděného vzduchu pod první lože anad druhé lože.The chemistry for the elimination of nitrogen monoxide in the exhaust gas using catalysts is as follows: NO 4 CO 2 1/2 N 2 + CO 2 NO + H 2 O H 2 O + 1/2 Ns; said products are not toxic. During the reactions described, the catalysts can mediate the formation of ammonia, which originates in the internal reaction between NO and Hz, according to the equation: NO + 5/1 H2 _NHs + H2O. The task of eliminating CO, HC and NOX can be addressed by using catalytic converters in the form of an exhaust gas damper equipped with two catalyst beds. The first serves as a NO reducing agent for NO. The second catalyst bed serves as an oxidizing agent where the final CO 2 HC Oixidation to CO? and H 2 O, as a result of the presence of the supply air below the first bed and the second bed.

Tento typu uvedeného úkolu se jeví jakonejslibnější a akceptovatelný, ačkoliv na dru-hé straně je zatížen nevýhodou přítomnosti'amoniaku v prvním loži. Produkovaný amo-niak je negativním faktorem ekonomickéstránky redukce kysličníku dusnatého·, neboťjakékoliv množství amoniaku, které může býtprodukováno v redukčním loži, bude dále 0-xidováno na kysličník dusnatý nebo dusičltýv katalyzátorovém loži, sloužícím jako· oxi-dační činidlo·.This type of task appears to be more promising and acceptable, although on the other hand it is burdened by the disadvantage of the presence of ammonia in the first bed. The produced ammonia is a negative factor in the economics of nitric oxide reduction, since any amount of ammonia that may be produced in the reducing bed will be further oxidized to nitric oxide or nitrate by the catalyst bed serving as oxidizing agent.

Je tedy zřejmé, že ani v případě použitíkatalyzátorů není uvedený úkol snadný, ne-boť samotné katalyzátory musí splňovat urči-té požadavky, jejichž koexistence je velmi ob-tížná. Požadavky na použité katalyzátory mo-hou být sumarizovány následujícím způso-bem; a) účinnost při relativně nízkých teplotácha při velmi vysokých prostorových rychlos-tech; b} odolnost při vysokých teplotách a povelmi dlouhou dobu; " cj" odolnost vůči fyzikálním stresům; dj schopnost selektivní přeměny NOX naN2; ej odolnost vůči jedovatým látkám, přítom-ných ve výfukových plynech.It is thus clear that even in the case of the use of catalysts, the task is not easy, since the catalysts themselves must meet certain requirements, the coexistence of which is very difficult. The requirements for the catalysts used can be summarized as follows; (a) relatively low temperature efficiency at very high spatial velocities; b) high temperature and command durability; "cj" resistance to physical stress; dj the ability to selectively convert NOX to N2; resistance to toxic substances present in the exhaust gas.

Způsob podle vynálezu, kterým jsou eli-minovány nevýhody o sobě známých postu-pů, může být použito za předpokladu, že a-lespoň část reakce probíhá v oxidačních pod-mínkách, což pro danou reakci znamená, žezačíná v redukčních podmínkách a následněpřechází do podmínek oxidace. V této· sou-vislosti je pouze nezbytné zajistit alespoň bě-hem druhého zpracování přívod oxidačníhoplynu (kyslík, vzduch nebo jiný] do reakční-ho prostoru. Reakční oblast může být logic-ky rozdělena do více než jedné zóny, při-čemž alespoň jedna z uvedených zón je ur-čena k započetí redukce výfukových plynů,která pokračuje v alespoň jedné z následují-cích zón, kde je reakce v důsledku přívoduoxidačního plynu oxidačního charakteru.The process according to the invention, which eliminates the disadvantages of the processes known per se, can be used provided that at least a part of the reaction takes place in oxidation conditions, which means for the reaction to begin under reducing conditions and then to pass to conditions oxidation. In this respect, it is only necessary to ensure that the oxidation gas feed (oxygen, air, or other) is introduced into the reaction space at least during the second treatment, and the reaction region can be logically divided into more than one zone with at least one of said zones, it is intended to initiate an exhaust gas reduction that proceeds in at least one of the following zones where the reaction is due to the oxidation gas oxidation gas supply.

Vynález tedy poskytuje úplnou redukciškodlivých plynů, obsažených ve výfuko-vých plynech automobilů, pomocí nového· ajednoduchého způsobu. V této souvislosti je·nutno zdůraznit, že podstatu tohoto způsobutvoří použití katalyzátorového reaktoru, pra-cujícího alespoň v jedné počáteční fázi vredukčních podmínkách a v alespoň jednénásledující fázi v oxidačních podmínkách.The invention thus provides a complete reduction of the harmful gases contained in the exhaust gases of the car by a new simple method. In this connection, it should be pointed out that the essence of this is the use of a catalyst reactor operating at at least one initial stage in reducing conditions and at least one subsequent phase under oxidizing conditions.

Jiná alternativa spočívá v provádění způ- sobu zpočátku zcela v oxidační atmosféře, načež následuje redukce plynů, čehož se do- ZJ 27 3 2 sáhuje změnou polohy přívodu oxidačníhoplynu. Tento způsob je zvláště výhodný připodmínkách startu motoru, kdy by oxidačníplyn (bez předehřívání] způsoboval intenzív-ní ochlazování výfukových plynů během je-jich redukce; je zřejmé, že při podmínkáchkontinuálního provozu nebude mít toto o-chlazování žádný praktický důsledek vzhle-dem k vyšší teplotě výfukových plynů. Výhody předkládaného vynálezu budou dá-le dokresleny formou příkladů, které vlastnípodstatu vynálezu nijak neomezují. Příklad 1Another alternative is to carry out the process initially completely in an oxidizing atmosphere, followed by reduction of the gases, which is achieved by changing the position of the oxidizer feed. This method is particularly advantageous for the start of the engine, where the oxidizing gas (without preheating) would cause intense cooling of the exhaust gases during their reduction, and it will be appreciated that in continuous operation conditions, this cooling will have no practical effect on the higher The advantages of the present invention will be further illustrated by the following non-limiting examples.

Katalyzátor byl připraven následujícím způ-sobem: 100 g sféroídního gamma-kysličníku hlini-tého o průměru částic 2 až 3 mm bylo im-pregnováno· roztokem, získaným rozpuštěním30 g CrOs, 40 g Ni(NO3)2. 6H2O a 24 gramůCu(NO3)2. 3 HzO ve vodě, přičemž byl celko-vý objem roztoku zvýšen na 80' ml. Získaná látka byla potom sušena po dobu 24 hodin,při teplotě 110 °C. Pak byla část uvedené lát-ky kalcinována na vzduchu po dobu 4 hodinpři teplotě 500 °C, druhá část byla kalcinoi-vána při 900 °C po dobu 48 hodin. Vzorkydvou částí byly následně umístěny v elektric-ky zahřívaném mikroreaktoru, při různýchčasech; následně byla do reaktoru přivede-na synthetická směs o následujícím složení: CO 3 obj. % CO2 12 obj. % NO 1 500 ppm C4H10 350 ppm N2 zbytek do· 100 % při prostorové rychlosti 22 OOO a 285 000 1/ha při teplotách, pohybujících se v rozmezíod 200 do 500 °C.The catalyst was prepared as follows: 100 g of spheroidal gamma-alumina having a particle diameter of 2-3 mm were impregnated with a solution obtained by dissolving 30 g of CrO 2, 40 g of Ni (NO 3) 2. 6H2O and 24 grams of Cu (NO3) 2. 3 H 2 O in water, whereby the total volume of the solution was increased to 80 mL. The resulting material was then dried for 24 hours at 110 ° C. Thereafter, a portion of the material was calcined in air for 4 hours at 500 ° C, the second portion was calcined at 900 ° C for 48 hours. Sample parts were subsequently placed in an electrically heated microreactor at different times; then a synthetic mixture of the following composition was introduced into the reactor: CO 3 vol% CO 2 12 vol% NO 1 500 ppm C 4 H 10 350 ppm N 2 residue to 100% at a space velocity of 22,000 and 285,000 1 / ha at temperatures, from 200 to 500 ° C.

Analýza kysličníku dusnatého, přítomnéhove vystupujícím plynu byla prováděna pomo-cí infračervené analytické jednotky. Získa-né výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.Analysis of the nitric oxide present in the effluent gas was carried out by means of an infrared analytical unit. The results obtained are shown in Table 1.

Teplota °CTemperature ° C

Tabulka 1Table 1

Prostorová rychlost Redukce NO:plynu h_1 katalyzátorSpatial velocity Reduction NO: gas h_1 catalyst

kalcin'0 ván při 500 °Ccalcined at 500 ° C

,°/o přeměny:katalyzátorkalcinován při 900 °C 200 22 000' 250 22 000 200 39 000 250 39 000 300 39 000 320 39 000 250 285 000 300 285 OOO 350 285000 400 285 000 450 285 000 500 285 000 50,2 — 98,9 — 24,3 — 40,5 50,1 98,9 100,0 100,0 100,0 10,5 11,2 22,2 24,3 41,5 39,2 60,5 65,3 77,5 75,2 90,5 94,3, ° / o conversions: catalytic calcination at 900 ° C 200 22 000 '250 22 000 200 39 000 250 39 000 300 39 000 320 39 000 250 285 000 300 285 OOO 350 285000 400 285 000 450 285 000 500 285 000 50,2 - 98.9 - 24.3 - 40.5 50.1 98.9 100.0 100.0 100.0 10.5 11.2 22.2 24.3 41.5 39.2 60.5 65, 3 77.5 75.2 90.5 94.3

Katalyzátor, kalcinovaný při teplotě 900 °Cpo· dobu 48 hodin, byl následně ponořen dojmikroreaktoru, vybaveného dvěma katalyzá-torovými loži: první lože je redukční a jenaplněno synthetickou plynnou směsí, obsa-hující: CO 3 % obj. CO2 12 % obj. NO 1 500 ppm H2 1 % obj. N'2 doplněk do 100 °/o obj.The catalyst, calcined at 900 ° C for 48 hours, was subsequently immersed in a microreactor equipped with two catalyst beds: the first bed was reduced and filled with a synthetic gas mixture containing: CO 3% CO 2 12% NO 1 500 ppm H2 1% vol. N'2 supplement up to 100 ° / o vol.

Druhé katalyzátorové lože je oxidační účin-kem zaváděného kyslíku v množství, odpo-vídajícím jeho 3% koncentraci ve " směsi.Prostorová rychlost na každém katalyzáto-rovém loži odpovídala 40 000 h“1.The second catalyst bed is the oxidizing effect of the oxygen introduced in an amount corresponding to its 3% concentration in the "mixture. The space velocity on each catalyst bed was 40,000 h -1".

Analýza vycházejícího plynu, kdy teplotaredukčního lože odpovídala 400 °C a teplotaoxidačního lože 550 °C dokázala, že celkovápřeměna kysličníku dusnatého se pohybujev rozmezí od 90 do 95 % a tudíž produkceamoniaku v redukčním loži je snížena na za-nedbatelné hodnoty.Analysis of the effluent gas, where the temperature reduction bed was 400 ° C and the 550 ° C temperature oxidation bed, showed that the total conversion of nitric oxide was in the range of 90-95% and thus the production of ammonia in the reduction bed was reduced to negligible values.

Tabulka 2 Výsledky zkoušek se dvěma katalyzátorovými loži:Table 2 Two Catalytic Bed Test Results:

Katalyzátor Přeměna CO °/o Přeměna NO % % O2 zbytekCatalyst Conversion of CO ° / o Conversion of NO%% O2 residue

VM 8BVM 8B

10O 95 až 100 0,3 až 0,5 212732 10 Příklad 210O 95 to 100 0.3 to 0.5 212732 10 Example 2

Vzorek o sobě známého katalyzátoru nabázi mědi a niklu byl vpraven do stejného reaktoru, jako byl použit v předchozím pří-kladu. Byla přiváděna stejná synthetickásměs plynů. Získané výsledky jsou uvedenyv tabulce 3:A sample of a catalyst known per se comprising copper and nickel was introduced into the same reactor as used in the previous example. The same gas mixture was fed. The results obtained are shown in Table 3:

Tabulka 3 Teplota °C Prostorová rychlostplynu/h % redukce NO 300 140 000 23,2 350 140 000 34,9 400 140 000 58,9 450 140 000 80,0 500 140 000 94,3 400 285 000 41,2 450 285 000 56,2 500 285 000 71,5 550 285 000 95,0Table 3 Temperature ° C Spatial velocity / h% reduction NO 300 140 000 23.2 350 140 000 34.9 400 140 000 58.9 450 140 000 80.0 500 140 000 94.3 400 285 000 41.2 450 285 000 56.2 500 285 000 71.5 550 285 000 95.0

Tento katalyzátor, umístěný do dvou kata-lyzátorových loží, při použití stejného oxi-dačního činidla jako v předchozím příkladu,dokazuje vysokou produkci amoniaku, při-čemž se finální redukce kysličníku dusnaté-ho pohybuje mezi 60 a 65 %. Příklad 3This catalyst, placed in two catalyst beds, using the same oxidizing agent as in the previous example, demonstrates high ammonia production, with a final reduction of nitric oxide between 60 and 65%. Example 3

Vzorek 1100 cm3 katalyzátoru, připravené-ho podle příkladu 1 byl vpraven do podélněprůtočného tlumiče výfukových plynů umís- těného na automobilu o obsahu 1 330' ccm.Tlumič byl umístěn v místě původního tlu-miče. Výsledky testů u automobilu bez druhéhooxidačního tlumiče a tudíž bez přídavnéhočerpadla vzduchu, jsou uvedeny v tabulce 4.A sample of 1100 cm 3 of the catalyst prepared according to Example 1 was introduced into a longitudinally flowing exhaust silencer placed on a 1330 cc car. The silencer was placed in place of the original silencer. Car test results without a second oxidation damper and therefore no additional air pump are shown in Table 4.

Stanovení množství NOX bylo prováděnopomocí thermoelektronového chemilumines-cenčního zařízení v takových provozních pod-mínkách, které umožňují výpočet jakéhoko-liv produkovaného· množství NH3.The determination of the amount of NOX was carried out using a thermoelectron chemiluminescent device in such operating conditions as to allow the calculation of any amount of NH 3 produced.

Tabulka 4Table 4

Typ zkoušky Uhlovodíky (ppm) CO (O/o) NO (ppm) AB PT AB PT AB PT průměr O2 728 316 2,3 1,15 1182 307 NT 0,75 809 300 2,5 1,26 1154 289 průměr O2 NT 820’ 469 4,5 3,5 859 151 0,5 % 864 528 4,24 3,64 643 97 průměr O2 NT 835 234 4,95 2,45 521 76 857 451 4,75 3,53 608 100 PT - pod tlumičemNT = nad tlumičemTest type Hydrocarbons (ppm) CO (O / o) NO (ppm) AB PT AB PT AB PT O2 728 316 2.3 1.15 1182 307 NT 0.75 809 300 2.5 1.26 1154 289 Average O2 NT 820 '469 4.5 3.5 859 151 0.5% 864 528 4.24 3.64 643 97 O2 average NT 835 234 4.95 2.45 521 76 857 451 4.75 3.53 608 100 PT - under the silencerNT = above the silencer

Tabulka 4 — pokračováníTable 4 - Continuation

Typ zkoušky HC Redukce (%) CO NO Teplota zkoušky°c průměr O2 NT 57 50 74 610 až 620 0,75 % 62 50 75 610 až 620 průměr O2 NT 43 20 83 610 až 630 0,5 % 40 18 85 610' až 620' průměr O2 NT 72 50 86 700' až 730 48 25 84 610' až 680 Příklad 4 /tni v tomto příkladu nebyl přiváděn vzduch, neboť nebyl použit druhý oxidačníTest type HC Reduction (%) CO NO Temperature test ° C O2 average 57 50 74 610 to 620 0.75% 62 50 75 610 to 620 O2 diameter NT 43 20 83 610 to 630 0.5% 40 18 85 610 ' up to 620 'O2 diameter NT 72 50 86 700' to 730 48 25 84 610 'to 680 Example 4 / In this example, no air was supplied as the second oxidation

Stejný objem katalyzátoru jako v předcho- tlumič,zim příkladu byl umístěn v podélně průtoč- Hodnoty emise NOX jsou uvedeny v násle- ném tlumiči výfukových plynů, který byl u- dující tabulce: místěn hned pod motorem za výfukovými ka- nály.The same catalyst volume as in the pre-damper, winter of the example, was placed in the longitudinal flow. The NOX emission values are shown in the following exhaust gas damper, which was shown below: located just below the engine behind the exhaust ducts.

Claims (2)

212732 11 12 Tabulka 5 Test č. Emise NT Emise PT Teplota katal. HC g/km CO g/km NOX g/km HC g/km CO g/km NOX g/km °c 1 2,75 21,06 2,06 0,81 13,19 0,35 680 2 2,37 34,12 1,5 1,56 27,06 0,11 700 3 — 2,12 25,94 0,14 650 4 — — — 1,62 35,75 0,12 650 1) 3,3 41,17 2,19 2,16 37,11 0,25 600 2) 3,75 56,25 1,56 3,44 52,34 0,12 600 1) normální karburátor2 j. olejový karburátorg/km = gramy.na km PŘEDMĚT212732 11 12 Table 5 Test No Emissions NT Emissions PT Temperature Cat. HC g / km CO g / km NOX g / km HC g / km CO g / km NOX g / km ° c 1 2.75 21.06 2.06 0.81 13.19 0.35 680 2 2.37 34.12 1.5 1.56 27.06 0.11 700 3 - 2.12 25.94 0.14 650 4 - - - 1.62 35.75 0.12 650 1) 3.3 41.17 2.19 2.16 37.11 0.25 600 2) 3.75 56.25 1.56 3.44 52.34 0.12 600 1) normal carburetor2 j. Oil carburetor / km = grams. 1. Způsob přeměny kysličníku uhelnatéhoa uhlovodíků obsažených ve výfukových ply-nech spalovacích motorů na kysličník uhli-čitý a. přeměny kysličníků dusíku, obsaže-ných ve výfukových plynech, na dusík,vyznačený tím, že se na výfukové plyny, ob-sahující kysličník uhelnatý, uhlovodíky a kys-ličníky dusíku působí katalytickou kompozi-cí obecného vzorce I CuMnxMeyCr30w, (I), ve kterém Cu značí měď, Mn značí mangan, Me je kov VIII skupiny, zvolený mezi nik-lem a kobaltem, Cr značí chrom, O značí kyslík, x, y a z označují počet atomů přítomnýchprvků a w počet atomů kyslíku, nezbytných k na-sycení valencí a pokud Me značí nikl, x jerovno nule, y odpovídá 1,4 a z je rovno 3,takže vzorec I má tvar Cr3CuNii,4Ow, vynalezu pokud y je rovno nule, x je 1 a z je 3, vyka-zuje obecný vzorec I tvar CuMnCr30w, a pokud Me značí kobalt, z je rovno nule, yse pohybuje v rozmezí od 1 do 6 a x se po-hybuje v rozmezí od 1 do 2, takže obecnývzorec I má tvar Q01_6M1U_2CUOW, přičemž jsou katalytické kompozice výhod-ně neseny na nosiči, tvořeném gamma-kyslič-níkem hlinitým kulovitého; tvaru o porózitě0,8 až 1 cm3/g a specifickém povrchu 150 až350 m2/g, přičemž přeměna kysličníku uhel-natého a uhlovodíků na kysličník uhličitý seprovádí v oxidační zóně, do· které se přivádíkyslík a ve které se teplota pohybuje v roz-mezí od 300 do 750 °C a průměrně 550 °C apřeměna kysličníků dusíku na dusík se pro-vádí v redukční zóně, oddělené od zóny o-xidační, bez přístupu kyslíku a při teplotácho 50 až 200 °C nižších, než je teplota v oxidač-ní zóně a průměrně při teplotě o 100 "O niž-ší, tlak se v obou zónách pohybuje v rozmezíod 0,1.2 až 0,14 MPa a v jednotlivých zónáchse použije stejné nebo rozdílné katalytickékompozice obecného vzorce I. Severografla, n. p., závod 7, MostA process for converting carbon monoxide and hydrocarbons contained in exhaust gases of combustion engines into carbon dioxide and converting nitrogen oxides contained in exhaust gases into nitrogen, characterized in that the carbon monoxide-containing exhaust gases are , hydrocarbons and nitrogen oxides are treated with a catalytic composition of the formula I CuMnxMeyCr30w, (I), in which Cu denotes copper, Mn denotes manganese, Me is a group VIII metal selected from nickel and cobalt, Cr denotes chromium, O denotes oxygen, x, y and z denote the number of atoms present in the elements aw the number of oxygen atoms necessary to saturate the valences and if Me denotes nickel, x denotes zero, y corresponds to 1.4 and is equal to 3, so that the formula I is Cr3CuNii, 4Ow, if y is equal to zero, x is 1 and z is 3, the formula (I) is CuMnCr 30w, and when Me is cobalt, z is zero, y is from 1 to 6 and ranges from 1 to 2, so that Formula I has the form Q01_6M1U_2CUOW, wherein the catalytic compositions are preferably supported on a gamma-oxide support of spherical aluminum; a shape having a porosity of 0.8 to 1 cm 3 / g and a specific surface area of 150 to 350 m 2 / g, wherein the conversion of carbon monoxide and hydrocarbons into carbon dioxide is carried out in the oxidation zone to which the carbon is fed and in which the temperature ranges from 300 to 750 ° C and an average of 550 ° C and the conversion of nitrogen oxides to nitrogen is carried out in a reduction zone separated from the oxidation zone without oxygen and at temperatures of 50 to 200 ° C lower than the oxidation temperature the pressure in the two zones is between 0.1.2 and 0.14 MPa and the same or different catalytic compositions of the general formula (I) are used in each zone. Severografla, np, Plant 7, Most
CS78621A 1972-07-18 1978-01-30 Method of transforming carbon oxide and hydrocarbons contained in exhaust gases CS212732B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT2709772A IT1006036B (en) 1972-07-18 1972-07-18 PROCEDURE FOR ABATEMENT OF HARMFUL GASES PRODUCED BY MOTOR VEHICLES DURING THEIR OPERATION
CS603272A CS212731B2 (en) 1971-09-02 1972-09-01 Catalyst composition for oxidizing carbon oxide and hydrocarbons,especially for oxidizing exhaust gases of motor vehicles,and process of preparing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS212732B2 true CS212732B2 (en) 1982-03-26

Family

ID=25746295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS78621A CS212732B2 (en) 1972-07-18 1978-01-30 Method of transforming carbon oxide and hydrocarbons contained in exhaust gases

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS212732B2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3545917A (en) Method of decomposing nitrogen oxides
EP0953374A1 (en) Method for purifying effluent gases
KR100213183B1 (en) Catalyst for the purification of exhaust gas of automobile and method for manufacturing the same
JP2008508090A (en) Catalyst and nitrogen oxide reduction method
US3956189A (en) Catalyst for treating combustion exhaust gas
US3322491A (en) Method of treating exhaust gases
JPH0483516A (en) Removal of nitrogen oxide
CS212732B2 (en) Method of transforming carbon oxide and hydrocarbons contained in exhaust gases
JPS60168538A (en) Catalyst for combustion and conversion of gas and higher hydrocarbon,nitrogen oxide reducing apparatus and exhaust gas post-burning apparatus equipped with said catalyst
Takami et al. Development of lean burn catalyst
JP3994862B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and purification method
JP4330666B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method
US3855389A (en) Method of treating exhaust gases of internal combustion engines
JP4512691B2 (en) Catalyst for selective reduction of nitrogen oxides by carbon monoxide and its preparation
JPH09299763A (en) Denitration catalyst layer and denitration method
Wang et al. Research into eliminating particulate from diesel engine exhaust over zeolite covered with catalysts of perovskite-type oxides
JP3711363B2 (en) Nitrogen oxide catalytic reduction removal catalyst and nitrogen oxide catalytic reduction removal method
KR0166465B1 (en) Preparation of catalyst for cleaning exhaust gases
JPH11128688A (en) Purification of waste gas
JP3302036B2 (en) Nitrogen oxide removal method
CS212731B2 (en) Catalyst composition for oxidizing carbon oxide and hydrocarbons,especially for oxidizing exhaust gases of motor vehicles,and process of preparing same
JPH01247710A (en) Purifying device for automobile exhaust
Divya Automobile exhausts impact on environment ramedial steps to remove harmfull contaminants from exhausts-the role of three way catalytic systems
KR100258585B1 (en) Catalyst for removing nitrogen oxides and particulates of diesel engine exhuaust gases and method of preparing the same
JP2847021B2 (en) Method for reducing and removing nitrogen oxides