RU154120U1 - CAR EXHAUST NEUTRALIZER - Google Patents

CAR EXHAUST NEUTRALIZER Download PDF

Info

Publication number
RU154120U1
RU154120U1 RU2014145504/06U RU2014145504U RU154120U1 RU 154120 U1 RU154120 U1 RU 154120U1 RU 2014145504/06 U RU2014145504/06 U RU 2014145504/06U RU 2014145504 U RU2014145504 U RU 2014145504U RU 154120 U1 RU154120 U1 RU 154120U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
temperature
exhaust gas
chamber
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2014145504/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Вольнов
Людмила Николаевна Третьяк
Евгений Михайлович Герасимов
Original Assignee
Людмила Николаевна Третьяк
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
Application filed by Людмила Николаевна Третьяк filed Critical Людмила Николаевна Третьяк
Priority to RU2014145504/06U priority Critical patent/RU154120U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU154120U1 publication Critical patent/RU154120U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Нейтрализатор автомобильного выхлопа, содержащий камеру накопителя конденсата отработавших газов криогенного типа с вакуумно-многослойной изоляцией, последовательно соединенную с камерой термокаталитического реактора восстановительного типа, при этом нейтрализатор оснащен датчиком температуры в полости камеры накопителя конденсата, датчиком температуры в полости камеры термокаталитического реактора и индикатором концентраций токсичных веществ состава отработавших газов на выходе из выпускного канала нейтрализатора.An automobile exhaust neutralizer comprising a cryogenic type exhaust gas condensate storage chamber with vacuum multi-layer insulation connected in series to a reduction type thermocatalytic reactor chamber, wherein the neutralizer is equipped with a temperature sensor in the condensate storage chamber cavity, a temperature sensor in the thermocatalytic reactor chamber cavity and an indicator of toxic concentrations substances of the composition of the exhaust gases at the outlet of the exhaust channel of the Converter.

Description

Заявляемая полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к комбинированным системам нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ОГ ДВС) и предназначена для снижения токсичности отработавших газов двигателя.The inventive utility model relates to the automotive industry, namely to combined exhaust gas aftertreatment systems of internal combustion engines (exhaust gas engine) and is intended to reduce the toxicity of engine exhaust gases.

Разработаны многочисленные системы нейтрализации выхлопных газов, включающие технологии каталитического окисления выбросов несгоревших углеводородов (CnHm) и угарного газа (CO), «сажевые» фильтры, очищающие выхлопные газы от респирабельных взвесей, которые применительно для дизельных двигателей представляют собой наиболее токсичную составляющую [Автомобильные системы нейтрализации отработавших газов /Журнал «Основные Средства»/ [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.os 1.ru/article/technology/2012_10_A_2012_10_17-14_35_25/ дата обращения 04.11.2014].Numerous exhaust gas aftertreatment systems have been developed, including catalytic oxidation technologies for unburned hydrocarbon (C n H m ) and carbon monoxide (CO) emissions, soot filters that clean exhaust fumes from respirable suspensions, which are the most toxic component for diesel engines [ Automotive exhaust gas aftertreatment systems / Magazine "Fixed Assets" / [Electronic resource] - Access mode: http: //www.os 1.ru/article/technology/2012_10_A_2012_10_17-14_35_25/ date of treatment 04.11.2014].

Существующие методы очистки от окислов азота можно разделить на три группы: поглощение окислов азота жидкими сорбентами, поглощение окислов азота твердыми сорбентами и восстановление окислов азота до элементарного азота на катализаторе [Технологии очистки газообразных выбросов и полезной утилизации промышленных отходов / ООО «СЕТАЛЬ» / [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.rus-tt.ru/specialist/articles/2007/10/30/articles_305.html - дата обращения 04.11.2014].Existing methods for purification of nitrogen oxides can be divided into three groups: absorption of nitrogen oxides by liquid sorbents, absorption of nitrogen oxides by solid sorbents and reduction of nitrogen oxides to elemental nitrogen on a catalyst [Technologies for cleaning gaseous emissions and useful utilization of industrial waste / SETAL LLC / [Electronic resource] - Access mode: http://www.rus-tt.ru/specialist/articles/2007/10/30/articles_305.html - accessed date 04.11.2014].

Однако испытания SAE (Society of Automotive Engineers - Сообщество автомобильных инженеров) показали, что впрыск в камеру сгорания двигателя воды является наиболее эффективным способом снижения выбросов как окислов азота (до 90%), так и всей группы отходящих газов [Выхлопные газы /Википедия/ [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%FB%F5%EB%EE%EF%ED%FB%E5_%E3%E0%E7%FB - дата обращения 04.11.2014].However, tests by SAE (Society of Automotive Engineers - Society of Automotive Engineers) showed that injection into the combustion chamber of a water engine is the most effective way to reduce emissions of both nitrogen oxides (up to 90%) and the entire group of exhaust gases [Exhaust gases / Wikipedia / [ Electronic resource] -Access mode: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%FB%F5%EB%EE%EF%ED%FB%E5_%E3%E0%E7%FB - accessed date 04.11. 2014].

Компания MAN Diesel & Turbo разработала способ очистки выхлопных газов судовых дизелей от окислов азота (NOx) путем рециркуляции выхлопных газов (EGR) [Соблюдение нормативов по выбросам окислов азота морскими судами /ООО «Принт-Экспо»/ [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.setcorp.ru/main/pressrelease.phtml?news_id=41332&language=russian - дата обращения 04.11.2014].MAN Diesel & Turbo has developed a method for purifying the exhaust gas of marine diesel engines from nitrogen oxides (NO x ) by exhaust gas recirculation (EGR) [Compliance with the standards for nitrogen oxide emissions by ships / Print-Expo LLC / [Electronic resource] - Access mode : http://www.setcorp.ru/main/pressrelease.phtml?news_id=41332&language=russian - date of access 04.11.2014].

Каждая из указанных групп представлена многочисленными запатентованными техническими решениями.Each of these groups is represented by numerous patented technical solutions.

В частности, описан катализатор для удерживания оксида азота, содержащий: субстрат; первый слой покрытия из пористого оксида на субстрате, где указанный первый слой покрытия из пористого оксида содержит удерживающий оксид азота материал, содержащий частицы подложки из оксида церия с нанесенным на них карбонатом бария; и второй слой покрытия из пористого оксида над первым слоем покрытия из пористого оксида, содержащий единственный металл платиновой группы, при этом второй слой покрытия из пористого оксида по существу не содержит платины, церия и бария, а указанный единственный металл платиновой группы представляет собой родий, нанесенный на частицы жаропрочного оксида металла, содержащие оксид алюминия, легированный оксидом циркония в количестве до 30% [патент RU №2504431 «Удерживающие NOx материалы и ловушки, устойчивые к термическому старению», опубл.: 20.01.2014, Бюл. №2].In particular, a catalyst for retaining nitric oxide is described, comprising: a substrate; a first porous oxide coating layer on a substrate, wherein said first porous oxide coating layer contains nitric oxide retaining material comprising cerium oxide support particles coated with barium carbonate; and a second porous oxide coating layer above the first porous oxide coating layer containing a single platinum group metal, wherein the second porous oxide coating layer is substantially free of platinum, cerium and barium, and said single platinum group metal is rhodium supported on particles of heat-resistant metal oxide containing alumina doped with zirconium oxide in an amount of up to 30% [patent RU No. 2504431 "NO x retaining materials and traps resistant to thermal aging", publ.: 20.01. 2014, bull. No. 2].

Наиболее распространенными оказались системы, основанные на окислении ОГ ДВС путем подачи к ним дополнительного воздуха в термических реакторах. При этом в окислительных нейтрализаторах увеличиваются скорости протекания реакций преобразования CnHm и CO в CO2 и H2O, H2 при наличии избытка кислорода. Поэтому в двигателе с искровым зажиганием при α<1 перед нейтрализатором в поток отработавших газов вводят дополнительное количество кислорода (например, патент RU №2159344 «Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания», опубл.: 20.11.2000). Катализаторы работают при температуре +300÷800°C. Окислы азота этим типом нейтрализаторов не могут преобразовываться в малотоксичные вещества.The most common systems were those based on the oxidation of the exhaust gas of internal combustion engines by supplying additional air to them in thermal reactors. At the same time, in the oxidizing converters, the rates of reactions of the conversion of C n H m and CO to CO 2 and H 2 O, H 2 increase in the presence of an excess of oxygen. Therefore, in an engine with spark ignition at α <1, an additional amount of oxygen is introduced into the exhaust gas stream in front of the converter (for example, RU patent No. 2159344 “Method for purification of exhaust gases of an internal combustion engine”, publ.: 20.11.2000). Catalysts operate at a temperature of + 300 ÷ 800 ° C. Nitrogen oxides by this type of converters cannot be converted to low toxic substances.

При анализе технического уровня необходимо отметить метод некаталитического гомогенного восстановления NOx добавками аммиака и селективный гетерогенно-каталитический процесс восстановления оксидов азота в присутствии NH3. В нейтрализаторах восстановительного типа для восстановления NOx создают восстановительную среду, т.е. химически связывают кислород, находящийся в отработавших газах. Поэтому в восстановительном каталитическом нейтрализаторе оксид азота под действием катализатора, например оксида бария, превращается в нитраты, которые играют роль накопителя окислов азота и способны в последующем подвергается разложению в окислительном нейтрализаторе (например, патент RU №2455503 «Устройство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, работающий на бедных смесях, и система выхлопа», опубл.: 10.07.2012, Бюл. №19).When analyzing the technical level, it is necessary to note the method of non-catalytic homogeneous reduction of NO x with ammonia additives and the selective heterogeneous-catalytic process of the reduction of nitrogen oxides in the presence of NH 3 . In the reduction type converters for reducing NO x , a reducing medium is created, i.e. chemically bind the oxygen in the exhaust gas. Therefore, in a reducing catalytic converter, nitric oxide under the influence of a catalyst, for example barium oxide, is converted into nitrates, which play the role of a nitrogen oxide accumulator and are subsequently decomposed in an oxidizing converter (for example, patent RU No. 2455503 “Device containing an internal combustion engine operating on poor mixtures, and the exhaust system ”, publ.: July 10, 2012, Bull. No. 19).

При этом введение в поток ОГ ДВС аммиака способствует восстановлению NO до N2 и H2O в присутствии кислорода и вводимого в качестве восстановителя аммиака (NH3). Процесс описывается уравнением: NO+NH3+5/4O2→N2+3/2H2O. Реакция преобладает при температуре газового потока в интервале 880-1000°C. Добавка водорода снижает нижний температурный предел. При мольном отношении H2:NH3=2:1 восстановление оксидов азота происходит достаточно быстро при температуре около 700°C. Большинство катализаторов формируют на основе диоксида титана (TiO2) и пентоксида ванадия (V2O5). Пентоксид ванадия промотирует реакцию взаимодействия аммиака и оксидов азота и мало чувствителен к отравлению SO2 (патент RU №2497577 «Система снижения токсичности отработавших газов двигателя с использованием катализатора селективного каталитического восстановления» опубл.: 10.11.2013, Бюл. №31; патенты RU №2489578, №2485333, №2480592; US 4961917, EP 1495804 и US 6914026; EP 1795724; EP 0385164). Аналогичные патенты зарегистрированы в Японии (патент JP 3969450).In this case, the introduction of ammonia into the exhaust gas flow of the internal combustion engine promotes the reduction of NO to N 2 and H 2 O in the presence of oxygen and ammonia (NH 3 ) introduced as a reducing agent. The process is described by the equation: NO + NH 3 + 5 / 4O 2 → N 2 + 3 / 2H 2 O. The reaction prevails at a gas flow temperature in the range of 880-1000 ° C. The addition of hydrogen lowers the lower temperature limit. At a molar ratio of H 2 : NH 3 = 2: 1, the reduction of nitrogen oxides occurs quite quickly at a temperature of about 700 ° C. Most catalysts are formed on the basis of titanium dioxide (TiO 2 ) and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ). Vanadium pentoxide promotes the reaction of the interaction of ammonia and nitrogen oxides and is slightly sensitive to SO 2 poisoning (patent RU No. 2497577 "System for reducing the toxicity of engine exhaust using a catalyst for selective catalytic reduction" publ.: 10.11.2013, Bull. No. 31; patents RU No. 2489578, No. 2485333, No. 2480592; US 4961917, EP 1 495 804 and US 6914026; EP 1795724; EP 0385164). Similar patents are filed in Japan (JP 3969450).

Однако системы SCR (Selective Catalytic Reduction - Выборочное каталитическое восстановление) имеют большую массу и габаритные размеры, что предполагает установку дополнительного бака с раствором мочевины, подающий насос и инжектор для ее впрыска в выхлопной тракт. Специальная система подогрева не позволяет раствору мочевины замерзнуть зимой, встроенная система управления устанавливает режим впрыска мочевины так, чтобы содержание оксидов азота NOx на выходе соответствовало нормам. Бак с мочевиной нужно регулярно дозаправлять. Именно поэтому Peugeot, например, приняло решение устанавливать вместительный бак - объемом 20 л - чтобы дозаправки не были слишком частыми.However, SCR systems (Selective Catalytic Reduction - Selective Catalytic Reduction) have a large mass and overall dimensions, which involves the installation of an additional tank with urea solution, a feed pump and an injector for its injection into the exhaust tract. A special heating system does not allow the urea solution to freeze in winter, the built-in control system sets the urea injection mode so that the content of nitrogen oxides NO x at the outlet meets the standards. The urea tank needs to be refueled regularly. That is why Peugeot, for example, decided to install a capacious tank - with a volume of 20 liters - so that refueling was not too frequent.

В настоящее время наиболее распространены многокомпонентные системы каталитической очистки ОГДВС.Currently, the most common multicomponent systems for the catalytic treatment of OGDVS.

В частности, трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы предназначены преобразовывать образующиеся при сгорании рабочей смеси вредные вещества - углеводороды (CnHm), оксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx) в безвредные компоненты. В качестве конечных продуктов образуются водяной пар (H2O), углекислый газ (CO2) и азот (N2).In particular, three-component catalytic converters are designed to convert harmful substances - hydrocarbons (C n H m ), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO x ) that are formed during the combustion of the working mixture into harmless components. As the final products, water vapor (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ) are formed.

Преобразование вредных веществ осуществляется по схеме: сначала оксид углерода и углеводороды преобразуются за счет окисления. Кислород, необходимый для окисления, имеется либо в виде остаточного кислорода в отработавших газах за счет неполного сгорания, либо он забирается у оксидов азота, количество которых таким образом снижается.The conversion of harmful substances is carried out according to the scheme: first, carbon monoxide and hydrocarbons are converted by oxidation. The oxygen necessary for oxidation is either in the form of residual oxygen in the exhaust gases due to incomplete combustion, or it is taken from nitrogen oxides, the amount of which is thus reduced.

Современные нейтрализаторы, например, разработанные отделом каталитических окислительно-восстановительных процессов института физической химии им. Л.В. Писаржевского Национальной академии наук Украины, реализуют многоступенчатую технологию очистки ОГ ДВС с применением:Modern converters, for example, developed by the department of catalytic redox processes of the Institute of Physical Chemistry named after L.V. Pisarzhevsky National Academy of Sciences of Ukraine, implement a multi-stage technology for cleaning exhaust gas engine using:

- сажевых фильтров из синтетического кордиерита сотовой структуры с сформированным каталитическим покрытием в виде сложных оксидов меди, хрома, кобальта, нанесенных на оксид алюминия;- particulate filters made of synthetic honeycomb cordierite with a formed catalytic coating in the form of complex oxides of copper, chromium, cobalt, deposited on alumina;

- эффективных катализаторов трехмаршрутных превращений (CO/CnHm/NOx) - (Pd, Pt, Rh) - ОРЗЕ(La, Се)/γ-Al2O3/кордиерит [Отдел каталитических окислительно-восстановительных процессов / Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского / [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.inphyschem-nas.kiev.ua/m/DEPARTMENTS/dpt6 - дата обращения 04.11.2014].- effective catalysts for three-route transformations (CO / C n H m / NO x ) - (Pd, Pt, Rh) - ORZE (La, Се) / γ-Al 2 O 3 / cordierite [Department of catalytic redox processes / Institute of Physical chemistry them. L.V. Pisarzhevsky / [Electronic resource] -Access mode: http://www.inphyschem-nas.kiev.ua/m/DEPARTMENTS/dpt6 - date of treatment 04.11.2014].

нейтрализаторов, разработанных на основе процессов селективного восстановления оксидов азота (I, II) (СКВ) на структурированных катализаторах, с использованием восстановителей различной химической природы: аммиак, ванадий-титановые и оксидные сложной композиции (Cu, Fe, Cr/Al2O3); C1-C4 - углеводородами и монооксидом углерода (CoO/(HZSМ5-Al2O3)/кордиерит, CoO/ZrO2/каолин-аэросил, Pd/Co3O4-CeO2/кордиерит). Процесс предназначен для очистки от оксидов азота выбросов нитрозных газов, газов промышленных теплоагрегатов (ТЭЦ, ТЭС), газотурбинных и дизельгенераторных установок. Институтом разработаны блочные (монолитные) катализаторы сотовой структуры для очистки промышленных газовых выбросов и автотранспорта от CO, NOx, CnHm [Орлик, С.Н. Структурно-функциональный дизайн катализаторов конверсии оксидов азота (I), (II) / С.Η. Орлик, Т. В. Миронюк, Т.М. Бойчук, // Теорет. и эксперим. химия. - 2012. - 48, №2. - С. 67-87].neutralizers developed on the basis of selective reduction of nitrogen oxides (I, II) (SCR) on structured catalysts using reducing agents of various chemical nature: ammonia, vanadium-titanium and oxide complex compositions (Cu, Fe, Cr / Al 2 O 3 ) ; C 1 -C 4 hydrocarbons and carbon monoxide (CoO / (HZSМ5-Al 2 O 3 ) / cordierite, CoO / ZrO 2 / kaolin-aerosil, Pd / Co 3 O 4 -CeO 2 / cordierite). The process is designed to purify nitrogen oxides from emissions of nitrous gases, gases from industrial heat generating units (TPPs, TPPs), gas turbine and diesel generator sets. The Institute developed block (monolithic) honeycomb catalysts for the purification of industrial gas emissions and vehicles from CO, NO x , C n H m [Orlik, S.N. Structural and functional design of catalysts for the conversion of nitrogen oxides (I), (II) / С.Η. Orlik, T.V. Mironyuk, T.M. Boychuk, // Theoret. and experiment. chemistry. - 2012. - 48, No. 2. - S. 67-87].

Многомаршрутные преобразования ОГ ДВС требуют участия сложных систем электронного управления работой двигателя внутреннего сгорания с обратной связью качества нейтрализации ОГ ДВС по многим параметрам, отклонения которых от запрограммированного в бортовом компьютере, могут привести к сбою системы управления транспортным средством.Multi-path conversions of the internal combustion engine exhaust require the participation of complex electronic control systems for the operation of the internal combustion engine with feedback on the quality of the internal combustion engine exhaust gas neutralization in many ways, deviations of which are programmed in the on-board computer can lead to a malfunction of the vehicle control system.

Аналоги заявленного технического решенияAnalogs of the claimed technical solution

1. Известно устройство для очистки от оксидов азота отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания и в системе выпуска, имеющее СКВ-катализатор перед которым предусмотрено устройство для подачи реагентов: восстановителя или предшественника восстановителя. За устройством по ходу потока ОГ расположен обтекаемый ОГ сотовый элемент. Для управления устройством определяют содержание оксидов азота в ОГ, температуру сотового элемента, количество реагента, необходимое для восстановления определенного ранее количества оксидов азота в ОГ. Далее определяют температуру сотового элемента после добавления указанного количества реагента и сравнивают ее с заданной целевой температурой. Если температура оказывается ниже целевой температуры, то вычисляют температуру сотового элемента после по меньшей мере одной из следующих мер: добавления уменьшенного количества реагента, повышения температуры сотового элемента и температуры ОГ до тех пор, пока температура сотового элемента не превысит или не сравняется с целевой температурой. В завершение добавляют реагент и, при необходимости, повышают температуру.1. A device is known for cleaning nitrogen oxides from exhaust gases (OG) generated during operation of an internal combustion engine and in an exhaust system having an SCR catalyst in front of which a device is provided for supplying reagents: a reducing agent or a reducing agent precursor. Behind the device along the exhaust gas stream is a streamlined exhaust gas cell element. To control the device, the content of nitrogen oxides in the exhaust gas, the temperature of the honeycomb cell, and the amount of reagent required to restore the previously determined amount of nitrogen oxides in the exhaust gas are determined. Next, determine the temperature of the honeycomb element after adding the specified amount of reagent and compare it with a given target temperature. If the temperature is below the target temperature, then the temperature of the honeycomb cell is calculated after at least one of the following measures: adding a reduced amount of reagent, raising the temperature of the honeycomb cell and the exhaust gas temperature until the temperature of the honeycomb cell exceeds or equals the target temperature. At the end, add the reagent and, if necessary, increase the temperature.

Под СКВ-катализатором подразумевается проточная структура, например, сотовый элемент, снабженный соответствующим каталитическим покрытием, например, смешанный оксид ванадия и вольфрама на носителе из диоксида титана (анатазе) или металлозамещенных цеолитах, предпочтительно железозамещенных цеолитах, прежде всего типа X, типа Y, типа ZSM-5 и/или типа ZSM-11. В качестве сотовых элементов предлагается использовать керамические и/или металлические сотовые элементы с полостями, через которые могут входить ОГ. Сотовый элемент предпочтительно выполнять, по меньшей мере, из одного частично профилированного металлического слоя. При этом металлический слой может быть образован фольгой и/или пористым металлическим слоем. Сотовый элемент предпочтительно при этом формировать путем свертывания в рулон, по меньшей мере, одного по меньшей мере частично профилированного металлического слоя и при необходимости по меньшей мере одного в основном гладкого металлического слоя или путем набора в пакет по меньшей мере одного по меньшей мере частично профилированного слоя и при необходимости по меньшей мере одного в основном гладкого слоя с последующим скручиванием по меньшей мере одного набранного таким способом пакета. Мочевину при этом предпочтительно добавлять в виде твердого вещества и/или в виде водного раствора. В зависимости от температуры в СКВ-катализаторе в данном случае происходит следующая основная реакция: NO+NO2+2NH3→2N2+H2O [RU №2424042 «Способ селективного каталитического восстановления оксидов азота в отработавших газах, образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, и система выпуска отработавших газов» опубл.: 20.07.2011, Бюл. №20].By a SCR catalyst is meant a flow structure, for example, a honeycomb element provided with an appropriate catalytic coating, for example, mixed vanadium and tungsten oxide on a support of titanium dioxide (anatase) or metal-substituted zeolites, preferably iron-substituted zeolites, especially type X, type Y, type ZSM-5 and / or type ZSM-11. It is proposed to use ceramic and / or metal honeycomb elements with cavities through which exhaust gases can enter as cellular elements. The cell element is preferably made of at least one partially profiled metal layer. In this case, the metal layer may be formed by a foil and / or a porous metal layer. In this case, the honeycomb element is preferably formed by rolling up at least one at least partially profiled metal layer and, if necessary, at least one substantially smooth metal layer or by putting at least one at least partially profiled layer into a packet and, if necessary, at least one substantially smooth layer, followed by twisting of at least one packet thus formed. In this case, urea is preferably added in the form of a solid and / or in the form of an aqueous solution. Depending on the temperature in the SCR catalyst, the following main reaction occurs in this case: NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + H 2 O [RU No. 2424042 “Method for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases generated during operation of an internal engine combustion system and exhaust gas "publ.: 07.20.2011, Bull. No. 20].

Недостатком аналога является сложность управления процессом очистки ОГ ДВС.A disadvantage of the analogue is the difficulty in controlling the exhaust gas cleaning process of the internal combustion engine.

2. Известно устройство для жидкостного охлаждения и очистки выхлопных газов, включающее корпус, патрубки подвода и отвода газа и воды, распылители воды, отличающееся тем, что корпус состоит из соединенных между собой впускной расширяющейся камеры, выпускной сужающейся камеры и расположенной между ними камеры шнековых завихрителей с обечайкой, разделительными переборками и с вваренными в последние конусообразными патрубками, один из которых расположен в центре, а остальные - по окружности разделительных переборок и обечайки камеры, со встроенными в них смесителями, состоящими из шнека и распылителя воды, раскрепленных по центру патрубка, при этом камеры снабжены рубашкой охлаждения, а зарубашечное пространство впускной камеры подключено к патрубку подвода воды и к распылителям, причем патрубок подвода газа подключен к впускной расширяющейся камере, а патрубок отвода газа - к выпускной сужающейся камере [патент РФ №2124456 «Система отвода выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для жидкостного охлаждения и очистки газов» опубл.: 10.01.1999]. Устройство действует следующим образом: «Пройдя выпускную камеру и охлаждаемый участок газопровода газожидкостная смесь, состоящая из насыщенных парами воды выпускных газов дизеля, поступает в прямоточный сепаратор, где происходят процессы очистки газов от продуктов неполного сгорания топлива и сепарации капельной жидкостной из двухфазного газового потока с помощью шнекового завихрителя, шнек которого закручен в сторону, противоположную закрутке шнеков устройства для жидкостного охлаждения газов. После шнекового завихрителя, на выходе из камер устройства для жидкостного охлаждения газов, насыщенный газ поступает в диффузорную зону, где конденсируется, что также улучшает интенсивность охлаждения. В этих условиях температура газа с 470-550°C снижается до 45-60°C, Загрязненная несгоревшим топливом и маслом, а также водорастворимыми компонентами токсичных загрязнений (альдегидами, окислами серы, высшими окислами азота), вода с примесью основной массы сажи (90-98%) стекает в поддон сепаратора и удаляется в специальную цистерну обводненных нефтепродуктов или удаляется за борт с помощью эжекционного насоса.2. A device for liquid cooling and purification of exhaust gases, including a housing, pipes for supplying and discharging gas and water, water sprayers, characterized in that the housing consists of interconnected inlet expanding chamber, exhaust tapering chamber and located between them auger swirler chamber with a shell, dividing bulkheads and with cone-shaped nozzles welded into the latter, one of which is located in the center, and the rest - around the circumference of the dividing bulkheads and the chamber shell, with all faucets built in them, consisting of a screw and a spray of water, fastened in the center of the nozzle, while the chambers are equipped with a cooling jacket, and the inlet chamber’s chimney space is connected to the water supply nozzle and to the nozzles, and the gas supply nozzle is connected to the expanding inlet chamber, and the nozzle gas outlet - to the exhaust tapering chamber [RF patent No. 2124456 "System for exhaust gas exhaust from an internal combustion engine and a device for liquid cooling and gas purification" publ.: 01/10/1999]. The device operates as follows: “After passing the exhaust chamber and the cooled section of the gas pipeline, the gas-liquid mixture, consisting of diesel exhaust gases saturated with water vapor, enters the direct-flow separator, where the processes of gas purification from products of incomplete fuel combustion and separation of liquid droplet from a two-phase gas stream occur screw swirl, the screw of which is twisted in the direction opposite to the twist of the screws of the device for liquid cooling gases. After the screw swirl, at the outlet of the chambers of the device for liquid cooling of gases, the saturated gas enters the diffuser zone, where it condenses, which also improves the cooling rate. Under these conditions, the gas temperature from 470-550 ° C drops to 45-60 ° C, contaminated with unburned fuel and oil, as well as water-soluble components of toxic contaminants (aldehydes, sulfur oxides, higher nitrogen oxides), water mixed with the bulk of soot (90 -98%) flows into the separator pan and is removed to a special tank of flooded oil products or is removed overboard using an ejection pump.

Недостатком аналога является необычайно громоздкое оформление процесса очистки ОГ ДВС, которое невозможно применить на транспортных средствах в наземных условиях.A disadvantage of the analogue is the unusually cumbersome design of the exhaust gas cleaning engine, which cannot be used on vehicles in ground conditions.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является максимальное снижение концентраций токсических компонентов из состава отработавших газов двигателей внутреннего сгорания перед их сбросом в приземный слой атмосферы путем разработки нейтрализатора автомобильного выхлопа, не содержащего драгоценные металлы.The technical result of the claimed utility model is the maximum reduction in the concentrations of toxic components from the exhaust gases of internal combustion engines before they are discharged into the surface layer of the atmosphere by developing a catalyst for automotive exhaust that does not contain precious metals.

Техническая задача решается тем что, согласно заявляемой полезной модели нейтрализатор автомобильного выхлопа содержит камеру накопителя конденсата отработавших газов криогенного типа с вакуумно-многослойной изоляцией, последовательно соединенную с камерой термокаталитического реактора восстановительного типа, при этом нейтрализатор оснащен датчиком температуры в полости камеры накопителя конденсата, датчиком температуры в полости камеры термокаталитического реактора и индикатором концентраций токсичных веществ (оксида азота, оксида углерода и углеводородов) состава отработавших газов на выходе из выпускного канала нейтрализатора.The technical problem is solved by the fact that, according to the claimed utility model, the car exhaust neutralizer comprises a cryogenic type exhaust gas condensate storage chamber with vacuum multi-layer insulation, connected in series with a reduction type thermocatalytic reactor chamber, while the neutralizer is equipped with a temperature sensor in the cavity of the condensate storage chamber, a temperature sensor in the chamber cavity of the thermocatalytic reactor and an indicator of the concentration of toxic substances (nitric oxide, carbon monoxide and hydrocarbons) the composition of the exhaust gases at the outlet of the exhaust channel of the Converter.

На фиг. 1 изображен нейтрализатор автомобильного выхлопа; на фиг. 2 приведена динамика изменения во времени концентраций компонентов ОГ ДВС по выходу из камеры накопителя конденсата; на фиг. 3 показана зависимость степени очистки (%) потока ОГ ДВС от температуры в полости камеры термокаталитического реактора; на фиг. 4 представлена зависимость массы удаленных из потока ОГ ДВС токсичных веществ от температуры в полости камеры термокаталитического реактора; на фиг. 5 приведены массовые соотношения компонентов состава ОГ ДВС, подаваемых в камеру термокаталитического реактора для очистки (а), массовые соотношения компонентов ОГ ДВС на выходе из камеры термокаталитического реактора при температуре 550°C (б).In FIG. 1 depicts a car exhaust neutralizer; in FIG. 2 shows the dynamics of the change in time of the concentrations of the exhaust gas components of the internal combustion engine at the exit of the condensate storage chamber; in FIG. 3 shows the dependence of the degree of purification (%) of the exhaust gas flow of the internal combustion engine on the temperature in the chamber cavity of the thermocatalytic reactor; in FIG. 4 shows the dependence of the mass of toxic substances removed from the exhaust gas flow of the internal combustion engine on the temperature in the chamber cavity of the thermocatalytic reactor; in FIG. Figure 5 shows the mass ratios of the components of the composition of the exhaust gas of the internal combustion engine fed into the chamber of the thermocatalytic reactor for cleaning (a), the mass ratios of the components of the exhaust gas of the internal combustion engine at the outlet of the chamber of the thermocatalytic reactor at a temperature of 550 ° C (b).

Полезная модель устройства (фиг. 1) содержит: патрубок 1; камеру накопителя конденсата 2; вакуумно-многослойную изоляцию 3 камеры накопителя конденсата 2; выпускной клапан 4 камеры накопителя конденсата 2; заливное отверстие 5 емкости криогенной жидкости камеры накопителя конденсата 2; датчик температуры 6 в полости камеры накопителя 2; канал слива 7 камеры накопителя конденсата 2, а также камеру термокаталитического реактора 8; термокаталитические спирали 9; терморегулятор 10; датчик температуры 11 в полости камеры термокаталитического реактора 8; выпускной канал 12 и охладитель 13, а также индикатор концентраций токсичных веществ 14 в составе отработавших газов, расположенный на выходе из выпускного канала 12 нейтрализатора, который как и терморегулятор 10 подключены к цепи электропитания 15; панели термоэлектрического генератора 16 камеры термокаталитического реактора 8, электрообеспечивающего охладитель 13.A useful model of the device (Fig. 1) contains: pipe 1; condensate storage chamber 2; vacuum multi-layer insulation 3 cameras condensate storage 2; exhaust valve 4 of the condensate storage chamber 2; filler hole 5 of the capacity of the cryogenic liquid of the condensate storage chamber 2; temperature sensor 6 in the cavity of the drive chamber 2; drain channel 7 of the condensate storage chamber 2, as well as the chamber of the thermocatalytic reactor 8; thermocatalytic spirals 9; temperature regulator 10; a temperature sensor 11 in the chamber cavity of the thermocatalytic reactor 8; the exhaust channel 12 and cooler 13, as well as an indicator of the concentrations of toxic substances 14 in the exhaust gas, located at the outlet of the exhaust channel 12 of the converter, which, like the thermostat 10, are connected to the power supply circuit 15; panels of the thermoelectric generator 16 of the chamber of the thermocatalytic reactor 8, an electric cooler 13.

Заявляемая полезная модель работает следующим образомThe inventive utility model works as follows

Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания из патрубка 1, попадая в камеру накопителя конденсата 2, в силу разницы диаметров патрубка 1 и камеры накопителя конденсата 2 снижают давление и скорость истечения, что приводит к завихрению потока и его соударению с охлажденными стенками камеры накопителя конденсата 2; резкий перепад температур ОГ ДВС и криогенно охлажденных стенок камеры накопителя конденсата 2 приводит к конденсации паров воды, газов и аэрозолей состава ОГ ДВС, которые переходят из газообразного в жидкое и твердое состояния, накапливаясь на дне камеры накопителя конденсата 2. Меньшая по объему и составу часть ОГ ДВС выдавливается собственным потоком в полость камеры термокаталитического реактора 8 и контактирует с термокаталитическими спиралями 9, размещенными поперек потока ОГ ДВС. При этом происходят многоэтапные окислительно-восстановительные процессы, свойственные процессам, происходящим в восстановительной атмосфере при резкой нехватке кислорода. При этом терморегулятор 10 обеспечивает электронагрев термокаталитических спиралей 9 до температуры 550°C и выше, которая обеспечивает каталитическое восстановление окислов азота и оксида углерода, при этом температура в полости камеры термокаталитического реактора 8 контролируется по показаниям датчика температуры 11. При этих условиях аэрозоли состава ОГ ДВС, не успевшие конденсироваться в камере накопителя конденсата 2, подвергаются пиролизу и ряду окислительно-восстановительных превращений, переводящих их в нетоксичные элементарные ионы, которые охлаждаются охладителем 13, размещенным вдоль выпускного канала 12 после камеры термокаталитического реактора 8. При этом в камере термокаталитического реактора 8 отработавшие газы нагревают панели термоэлектрического генератора 16, электрообеспечивающего охладитель 13.The exhaust gases of the internal combustion engine from the pipe 1, entering the condensate storage chamber 2, due to the difference in the diameters of the pipe 1 and the condensate storage chamber 2, reduce the pressure and flow rate, which leads to the turbulence of the flow and its collision with the cooled walls of the condensate storage chamber 2; a sharp temperature difference between the exhaust gas of the internal combustion engine and the cryogenically cooled walls of the chamber of the condensate storage tank 2 leads to condensation of water vapor, gases and aerosols of the composition of the exhaust gas of the internal combustion engine, which pass from the gaseous to liquid and solid states, accumulating at the bottom of the chamber of the condensate storage tank 2. A smaller part by volume and composition The internal combustion engine exhaust is squeezed out by its own flow into the chamber cavity of the thermocatalytic reactor 8 and is in contact with the thermocatalytic coils 9 placed across the exhaust gas of the internal combustion engine. In this case, multi-stage oxidation-reduction processes occur, which are characteristic of processes occurring in a reducing atmosphere with a sharp lack of oxygen. In this case, the temperature regulator 10 provides electric heating of the thermocatalytic spirals 9 to a temperature of 550 ° C and above, which provides catalytic reduction of nitrogen oxides and carbon monoxide, while the temperature in the chamber cavity of the thermocatalytic reactor 8 is controlled by the temperature sensor 11. Under these conditions, aerosols of the exhaust gas of the internal combustion engine that do not have time to condense in the chamber of the condensate storage tank 2 undergo pyrolysis and a series of redox transformations that convert them into non-toxic elementary ions which are cooled by a cooler 13 disposed along the exhaust duct 12 after the chamber thermal catalytic reactor 8. In this case, thermal catalytic reactor chamber 8 is heated exhaust gases panel thermoelectric generator 16, 13 elektroobespechivayuschego cooler.

Показания датчика температуры 6 в полости камеры накопителя конденсата 2, датчика температуры 11 в полости камеры термокаталитического реактора 8 и индикатора концентраций токсичных веществ 14 в составе отработавших газов на выходе из выпускного канала 12 нейтрализатора, выведенных на приборную панель кабины водителя АТС с целью информирования о работе всего устройства, позволяют регистрировать наличие внештатных ситуаций:Indications of the temperature sensor 6 in the cavity of the chamber of the condensate storage tank 2, the temperature sensor 11 in the cavity of the chamber of the thermocatalytic reactor 8 and the indicator of the concentrations of toxic substances 14 in the exhaust gas at the outlet of the exhaust channel 12 of the converter, displayed on the dashboard of the ATS driver’s cab to inform about operation the entire device, allow you to register the presence of emergency situations:

а) превышение ПДКм.р. рабочей зоны по концентрациям окиси углерода и окислов азота;a) excess MPC m.r. working area for concentrations of carbon monoxide and nitrogen oxides;

б) превышение температуры в камере накопителя конденсата 2 отметки +20°C;b) excess temperature in the chamber of the condensate storage 2 marks + 20 ° C;

в) снижение температуры в камере термокаталитического реактора 8 ниже 350°C.C) a decrease in temperature in the chamber of the thermocatalytic reactor 8 below 350 ° C.

При возникновении этих внештатных ситуаций предусмотрены следующие действия водителя АТС:When these abnormal situations occur, the following actions of the PBX driver are provided:

1) заглушить двигатель;1) switch off the engine;

2) слить из канала слива 7 камеры накопителя конденсата 2 в промышленную канализацию или в резервную герметичную емкость накопившийся конденсат ОГ ДВС;2) drain from the drain channel 7 of the chamber of the condensate storage tank 2 into the industrial sewer or into the reserve sealed tank the accumulated condensate of the exhaust gas of the internal combustion engine;

3) залить криогенную жидкость (жидкий азот или сжиженный воздух) через заливное отверстие 5 емкости криогенной жидкости вакуумно-многослойной изоляции 3 камеры накопителя конденсата 2 и проверить работу выпускного клапана 4;3) pour cryogenic liquid (liquid nitrogen or liquefied air) through the filler hole 5 of the cryogenic liquid tank of vacuum multilayer insulation 3 of the condensate storage chamber 2 and check the operation of the exhaust valve 4;

4) проверить целостность цепи электропитания 15 терморегулятора 10.4) check the integrity of the power supply circuit 15 of the temperature controller 10.

Таким образом, реализуемый нами принцип работы заявляемой полезной модели «задержать и уничтожить» (Алексей Воробьев-Обухов. «Задержать и уничтожить». «За рулем» №12, 2003), соответствует направлению экологизации двигателей внутреннего сгорания применительно к составу ОГ ДВС.Thus, the principle of operation of the claimed utility model “to detain and destroy” (Aleksey Vorobyov-Obukhov. “To detain and destroy.” “Driving” No. 12, 2003), which is being implemented by us, corresponds to the direction of greening internal combustion engines as applied to the composition of the internal combustion engine exhaust.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Эффективность работы заявленной полезной модели проверили экспериментально на опытной установке - макете полезной модели заявляемого устройства.The effectiveness of the claimed utility model was tested experimentally on a pilot plant - a mock utility model of the inventive device.

При этом накопитель емкостью 5,0 дм3 изготовлен на базе термоса, внутри которого расположен полый металлический сосуд цилиндрической формы, вмещающий один дм3 жидкого азота. При этом верхняя часть (крышка) макета накопителя, имеющая технологические отверстия входа и выхода газов, выполнена термоизолированной из фторопластового диска. При этом накопитель при герметизированных технологических отверстиях сохранял температуру внутри камеры от минус 170°C до минус 50°C в течение более шести часов. Изучена возможность автоматизированной подачи криогенного агента (сжиженного воздуха) из дополнительного баллона при снижении давления в криогенной емкости вакуумно-многослойной изоляции камеры накопителя.In this case, a drive with a capacity of 5.0 dm 3 is made on the basis of a thermos, inside of which there is a hollow metal vessel of cylindrical shape containing one dm 3 of liquid nitrogen. In this case, the upper part (cover) of the drive layout, which has technological openings for gas inlet and outlet, is thermally insulated from a fluoroplastic disk. At the same time, the drive, with sealed technological holes, kept the temperature inside the chamber from minus 170 ° C to minus 50 ° C for more than six hours. The possibility of the automated supply of a cryogenic agent (liquefied air) from an additional cylinder with a decrease in pressure in the cryogenic capacity of the vacuum-multilayer insulation of the storage chamber was studied.

Термокаталитический реактор был выполнен из стальной трубы (диаметр 200 мм, длина 1000 мм, толщина 2 мм) с торцевыми герметизирующими фланцами, имеющими входное и выходное отверстия для ОГ ДВС. Внутри камеры реактора поперек потока газов были натянуты три спирали (из проволоки Н20Х80 длиной 25 м каждая) мощностью 3 кВт каждая. Скорость прокачки ОГ ДВС через реактор составляла 50 дм3/мин.The thermocatalytic reactor was made of a steel pipe (diameter 200 mm, length 1000 mm, thickness 2 mm) with end sealing flanges having inlet and outlet openings for the exhaust gas engine. Inside the reactor chamber, three coils (of H20X80 wire 25 m each) with a power of 3 kW each were stretched across the gas stream. The speed of pumping the exhaust gas of the internal combustion engine through the reactor was 50 dm 3 / min.

Газовый поток после реактора перед входом в газоанализатор ИНФРАКАР 5М2Т.02 охлаждали (водоструйными холодильниками) до температуры от плюс 20°C до плюс 40°C. Изучена возможность использования в качестве термоизоляции камеры термокаталитического реактора слоя высокотемпературных термогенераторов,The gas stream after the reactor, before entering the INFRAKAR 5M2T.02 gas analyzer, was cooled (with water-jet refrigerators) to a temperature of from + 20 ° C to + 40 ° C. The possibility of using a layer of high-temperature thermogenerators as a thermal insulation chamber of a thermocatalytic reactor was studied.

электрообеспечивающих слой термоэлектрических холодильников примененных в виде оболочки канала отходящих из нейтрализатора газов.electrically-supporting layer of thermoelectric refrigerators used in the form of a channel sheath of exhaust gases from the neutralizer.

Концентрации CO, NO, CO2, O2 и CnHm в составе ОГ ДВС измеряли в трех точках: в патрубке выхлопного тракта автомобиля, сразу после выхода из накопителя и после охлаждения в газоотводе, расположенного после термокаталитического реактора. Газоанализатор позволял определять ежесекундно концентрации перечисленных пяти компонентов состава ОГ ДВС.The concentrations of CO, NO, CO 2 , O 2 and C n H m in the exhaust gas of the internal combustion engine were measured at three points: in the exhaust pipe of the vehicle, immediately after leaving the drive and after cooling in the gas outlet located after the thermocatalytic reactor. The gas analyzer allowed to determine every second the concentration of the five components of the exhaust gas composition of the internal combustion engine.

Результаты измерений, показывающих эффективность процесса очистки ОГ ДВС, представлены в таблицах 1 и 2.The measurement results showing the efficiency of the exhaust gas cleaning process of the internal combustion engine are presented in tables 1 and 2.

Оценка применимости криогенной ловушкиAssessment of the applicability of a cryogenic trap

Через криогенную ловушку пропускали поток ОГ ДВС и сопоставляли изменение концентраций CO, NO, CO2, и CnHm относительно их концентраций в патрубке автомобиля. Эффективность снижения концентраций сопоставляли с температурой в полости ловушки, которая изменялась под влиянием температуры отработавших газов. Каждые полчаса температура в полости ловушки изменялась примерно на 20°C. В каждом диапазоне выполняли от 80 до 120 ежесекундных измерений, что позволило оценить эффективность процесса конденсации. Изменения концентраций компонентов потока ОГ ДВС при прохождении через криогенную ловушку под влиянием изменения температур представлены в таблице 1. Размерность дана в соответствии с показаниями автоматизированной компьютеризированной аналитической системы «ИНФРАКАР 5М2Т.02». Исходные данные концентраций компонентов ОГ ДВС: CO=3,42% (397,53 мг/м3); CH=209,17 млн-1 (747,89 мг/м3); CO2=12,45% (2273,12 мг/м3); NO=17 млн-1 (21,16 мг/м3).An exhaust gas flow of ICE was passed through a cryogenic trap and the change in the concentrations of CO, NO, CO 2 , and C n H m was compared with respect to their concentrations in the vehicle nozzle. The effectiveness of reducing the concentrations was compared with the temperature in the trap cavity, which changed under the influence of the temperature of the exhaust gases. Every half hour, the temperature in the trap cavity changed by about 20 ° C. In each range, from 80 to 120 daily measurements were performed, which made it possible to evaluate the efficiency of the condensation process. Changes in the concentrations of the components of the exhaust gas flow of the internal combustion engine when passing through a cryogenic trap under the influence of temperature changes are presented in Table 1. The dimension is given in accordance with the indications of the INFRAKAR 5M2T.02 automated computerized analytical system. The source data of the concentrations of the components of the exhaust gas of the internal combustion engine: CO = 3.42% (397.53 mg / m 3 ); CH = 209,17 million -1 (747.89 mg / m 3); CO 2 = 12.45% (2273.12 mg / m 3 ); NO = 17 million -1 (21.16 mg / m 3).

Figure 00000002
Figure 00000002

При воздействии на поток ОГ ДВС температуры от минус 120°C до минус 100°C большинство токсичных веществ не покидают пределов ловушки. Установлено, что через 3 часа большая половина углеводородов задерживается в криогенной ловушке, охлажденной от минус 40°C до минус 20°C (фиг. 2). При этом почти полностью задерживаются окислы азота и на 50% конденсируется оксид углерода. Эти факты подтверждают эффективность применения ловушки как минимум на протяжении 3,5 часов. Через 2-2,5 часа в потоке газов, покидающих ловушку, начинают прогрессивно увеличиваться концентрации диоксида углерода, которые через 3,5 часа практически приближаются к исходным концентрациям. Однако показатель очистки от диоксида углерода не является критическим.When exposed to the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine, temperatures from minus 120 ° C to minus 100 ° C, most toxic substances do not leave the limits of the trap. It was found that after 3 hours a large half of the hydrocarbons is trapped in a cryogenic trap cooled from minus 40 ° C to minus 20 ° C (Fig. 2). In this case, nitrogen oxides are almost completely retained and carbon monoxide condenses by 50%. These facts confirm the effectiveness of using the trap for at least 3.5 hours. After 2-2.5 hours, the concentration of carbon dioxide in the stream of gases leaving the trap begins to progressively increase, which after 3.5 hours practically approaches the initial concentrations. However, the carbon dioxide removal rate is not critical.

Этот факт обеспечивает высокую эффективность работы секции каталитического нейтрализатора, так как в него поступают газы практически на половину по концентрациям содержащие меньше токсичных веществ, чем исходный поток ОГ ДВС.This fact ensures the high efficiency of the catalytic converter section, since almost half of the gases containing less toxic substances are supplied to it than the initial exhaust gas flow of the internal combustion engine.

Оценка применимости восстановительного каталитического нейтрализатораEvaluation of the applicability of the reducing catalytic converter

Эффективность работы нейтрализатора оценивали ежесекундно посредством расчета степени очистки в зависимости от температуры в реакторе (фиг. 3), а также по массе нейтрализованных токсикантов, мг/м (фиг. 4).The efficiency of the neutralizer was evaluated every second by calculating the degree of purification depending on the temperature in the reactor (Fig. 3), as well as by the mass of neutralized toxicants, mg / m (Fig. 4).

Наши предварительные эксперименты показали, что температура «зажигания» или начала работы нихромовых нейтрализаторов в реакции метанирования CO начинается с температуры +300°C. Поэтому эффективность работы нейтрализатора начинали оценивать с температуры в реакторе свыше +300°C.Our preliminary experiments showed that the temperature of "ignition" or the start of operation of nichrome neutralizers in the reaction of CO methanation begins with a temperature of + 300 ° C. Therefore, the efficiency of the neutralizer was started to be evaluated from a temperature in the reactor above + 300 ° C.

На фигурах 3 и 4 представлены процессы нейтрализации по степени очистки (фиг. 3) и массе удаленных токсичных веществ (фиг. 4), зафиксированные на 40-й секунде эксперимента как наиболее характерной для установившегося режима работы газоанализатора. Измерения проводились через каждые 50°C; причем число ежесекундных измерений варьировало от 80 до 200.Figures 3 and 4 show the processes of neutralization according to the degree of purification (Fig. 3) and the mass of removed toxic substances (Fig. 4), recorded at the 40th second of the experiment as the most characteristic for the steady state operation of the gas analyzer. Measurements were taken every 50 ° C; moreover, the number of every second measurements varied from 80 to 200.

Заявленная модель каталитического нейтрализатора показала абсолютную очистку потока газов от углеводородов, оксида азота и очистку от оксида углерода на 92%. При этом происходящие в реакторе в условиях восстановительной атмосферы реакции сопровождались то увеличением, то уменьшением концентраций диоксида углерода, что свидетельствует о сложности протекающих каталитических реакций.The claimed model of a catalytic converter showed an absolute purification of the gas stream from hydrocarbons, nitric oxide and purification from carbon monoxide by 92%. In this case, the reactions occurring in the reactor under the conditions of a reducing atmosphere were accompanied by an increase or a decrease in the concentration of carbon dioxide, which indicates the complexity of the catalytic reactions.

Массовые концентрации основных компонентов состава ОГ ДВС в процессе нейтрализации существенно менялись при разных температурах (фиг. 4).Mass concentrations of the main components of the composition of the exhaust gas of the internal combustion engine during the neutralization process changed significantly at different temperatures (Fig. 4).

Массовые соотношения удаленных токсичных веществ существенно различаются при различных температурах, но существенно нарастают при увеличении температуры в реакторе. Эти удельные соотношения могут лечь в основу прошектирования промышленного образца.Mass ratios of removed toxic substances vary significantly at different temperatures, but increase significantly with increasing temperature in the reactor. These specific ratios can form the basis for designing an industrial design.

Для дальнейшего проектирования был рассчитан тепловой коэффициент очистки (ТК), показывающий эффективность массы нейтрализованных компонентов в секунду (мг/с) относительно температуры в реакторе (°C):

Figure 00000003
,
Figure 00000004
. Оценка эффективности нейтрализации токсичных веществ в зависимости от температуры в реакторе представлена в таблице 2.For further design, the thermal cleaning coefficient (TC) was calculated, showing the efficiency of the mass of neutralized components per second (mg / s) relative to the temperature in the reactor (° C):
Figure 00000003
,
Figure 00000004
. Assessment of the effectiveness of the neutralization of toxic substances depending on the temperature in the reactor is presented in table 2.

Figure 00000005
Figure 00000005

Расчетные данные показали, что наибольшая эффективность нейтрализации CO происходит при температурах 550 и 650°C; а углеводородов и окислов азота при температуре 550°C. Таким образом, экономически оптимальной температурой в реакторе следует считать температуру 550°C.The calculated data showed that the greatest efficiency of CO neutralization occurs at temperatures of 550 and 650 ° C; and hydrocarbons and nitrogen oxides at a temperature of 550 ° C. Thus, a temperature of 550 ° C should be considered the economically optimal temperature in the reactor.

Соотношения компонентов состава исходных и очищенных отработавших газов при экономически оптимальной температуре в реакторе показали (фиг. 5), что произошла полная нейтрализация окислов азота, на 92% снизились концентрации углеводородов; на 67% снизилась концентрация оксида углерода; при незначительном увеличении углекислого газа (на 2,4%).The ratio of the components of the composition of the source and purified exhaust gases at an economically optimal temperature in the reactor showed (Fig. 5) that nitrogen oxides were completely neutralized, and hydrocarbon concentrations decreased by 92%; the concentration of carbon monoxide decreased by 67%; with a slight increase in carbon dioxide (by 2.4%).

Эти факты подтверждают правильность выбора оптимальной температуры нейтрализации.These facts confirm the correct choice of the optimal neutralization temperature.

Социально полезный эффект от внедрения заявленного технического решения состоит в высокой эффективности очистки ОГ ДВС от CO, NO и CnHm. Повышение эффективности полезной модели может быть достигнуто путем применения криогенной ловушки, выполненной в кассетной форме, например, барабанного типа с автоматической сменой одиночной отработанной кассеты на новую.The socially useful effect of the implementation of the claimed technical solution is the high efficiency of the exhaust gas treatment of internal combustion engines from CO, NO and C n H m . Improving the efficiency of the utility model can be achieved by using a cryogenic trap made in cassette form, for example, a drum type with automatic replacement of a single spent cartridge to a new one.

Claims (1)

Нейтрализатор автомобильного выхлопа, содержащий камеру накопителя конденсата отработавших газов криогенного типа с вакуумно-многослойной изоляцией, последовательно соединенную с камерой термокаталитического реактора восстановительного типа, при этом нейтрализатор оснащен датчиком температуры в полости камеры накопителя конденсата, датчиком температуры в полости камеры термокаталитического реактора и индикатором концентраций токсичных веществ состава отработавших газов на выходе из выпускного канала нейтрализатора.
Figure 00000001
An automobile exhaust neutralizer comprising a cryogenic type exhaust gas condensate storage chamber with vacuum multi-layer insulation connected in series to a reduction type thermocatalytic reactor chamber, wherein the neutralizer is equipped with a temperature sensor in the condensate storage chamber cavity, a temperature sensor in the thermocatalytic reactor chamber cavity and an indicator of toxic concentrations substances of the composition of the exhaust gases at the outlet of the exhaust channel of the Converter.
Figure 00000001
RU2014145504/06U 2014-11-12 2014-11-12 CAR EXHAUST NEUTRALIZER RU154120U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145504/06U RU154120U1 (en) 2014-11-12 2014-11-12 CAR EXHAUST NEUTRALIZER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145504/06U RU154120U1 (en) 2014-11-12 2014-11-12 CAR EXHAUST NEUTRALIZER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU154120U1 true RU154120U1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014145504/06U RU154120U1 (en) 2014-11-12 2014-11-12 CAR EXHAUST NEUTRALIZER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU154120U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203184U1 (en) * 2020-12-16 2021-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Catalytic converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203184U1 (en) * 2020-12-16 2021-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Catalytic converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2504668C2 (en) Exhaust system for ice running on lean mixes
RU2517714C2 (en) Method of removing impurities from diesel engine exhaust gas
Twigg Roles of catalytic oxidation in control of vehicle exhaust emissions
EP1421987B1 (en) System for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
US11732631B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
CN101305169B (en) Exhaust purifying system for internal combustion engine
US20110277450A1 (en) Regulating strategy for a catalytic converter concept for exhaust-gas aftertreatment having a plurality of nitrogen oxide storage catalytic converters
US20110120093A1 (en) Process and apparatus for purifying exhaust gases from an internal combustion engine
CN101845978A (en) Exhaust-gas treatment system and using method with quadruple effect and urea SCR catalyst converter
US11859526B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US11377993B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
CN110709591A (en) Hydrogen reducing agent for catalytic pollution treatment
US11547969B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
CN207363741U (en) Exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine
CN105089746A (en) Exhaust gas processing apparatus and method
US20080241006A1 (en) Exhaust gas purification apparatus
US20060185352A1 (en) Exhaust system for a lean-burn ic engine
US20030115857A1 (en) Process for the catalytic exhaust gas aftertreatment of engine combustion emissions
RU154120U1 (en) CAR EXHAUST NEUTRALIZER
JP4529822B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
EP1999346B1 (en) Device for purification of exhaust gas
Benramdhane et al. Diesel lean NOx-trap thermal aging and performance evolution characterization
Melbert et al. Activation of regeneration processes of catalytic converter blocks of diesel engines
Uekusa et al. A new NOx reduction catalyst system for diesel engine with high sulfur tolerance

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20151004