RU2215880C2

RU2215880C2 - Exhaust gas multistage combination catalyst converter for diesel engine

Info

Publication number: RU2215880C2
Application number: RU2001130649/06A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Новоселов; А.В. Унгефук; В.В. Яковлев; О.В. Шулакова; А.А. Гура
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; diesel engines. SUBSTANCE: converter housing accommodates porous penetrable ceramet oxidation-reduction catalytic units, porous penetrable ceramet oxidation and reduction catalytic units, soot filters, inlet and outlet branch pipes with flanges and cross partition. Porous penetrable ceramet oxidation and reduction catalytic units are installed coaxially relative to porous penetrable ceramet oxidation-reduction catalytic units to form ring spaces. Soot filters are installed inside porous penetrable ceramet oxidation and reduction catalytic units axially symmetrical relative to said units to form ring spaces. Cassette replaceable unit made of porous penetrable ceramet is built into inlet branch pipe. Replaceable cassette unit is installed in housing-holder with through hole, and sulfur content indicator is arranged in inlet branch pipe in series with cassette unit. Inner space of cassette replaceable unit is filled with granulated reagent binding sulfur compounds. EFFECT: improved efficiency and quality of cleaning of waste gases by preventing their deactivation by sulfur compound. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used for cleaning exhaust gases of diesel internal combustion engines.

Известен многоступенчатый каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля, содержащий корпус с внешними и внутренними стенками, тепловой изоляцией между ними, коаксиально установленными пористыми металлокерамическими окислительными и восстановительным каталитическими блоками, полым сажевым фильтром, поперечной перегородкой (см. патент РФ 2115002, МПК 6 F 01 N 3/28). Known multi-stage catalytic converter for diesel exhaust gas, comprising a housing with external and internal walls, thermal insulation between them, coaxially mounted porous cermet oxidizing and reducing catalytic blocks, a particulate filter, a transverse baffle (see RF patent 2115002, IPC 6 F 01 N 3 / 28).

Основным недостатком известного нейтрализатора отработавших газов дизеля является низкая эффективность очистки отработавших газов, так как в процессе эксплуатации соединения серы, образующиеся при сгорании топлива, выносятся с отработавшими газами, активно оседают на поверхностях каталитических блоков и дезактивируют катализаторы. The main disadvantage of the known diesel exhaust gas converter is the low efficiency of the exhaust gas treatment, since during operation the sulfur compounds formed during the combustion of the fuel are carried out with the exhaust gases, actively settle on the surfaces of the catalytic units and deactivate the catalysts.

Известен многоступенчатый каталитический нейтрализатор отработавших газов для дизеля, содержащий корпус с пористыми проницаемыми металлокерамическими окислительно-восстановительными каталитическими блоками, установленными коаксиально им с образованием полостей пористыми проницаемыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, сажевыми фильтрами из многослойной перекрестной намотки на сетчатых каркасах нитей композитного углеродистого материала, входным и выходным патрубком с фланцами, внутренней перегородкой. Сажевые фильтры осесимметрично размещены внутри пористых проницаемых металлокерамических окислительного и восстановительного каталитических боков с образованием кольцевых полостей (см. патент РФ 2163300, МПК 7 F 01 N 3/28). Known multi-stage catalytic converter for exhaust gases containing a housing with porous permeable metal-ceramic redox catalyst units installed coaxially with them to form cavities by porous permeable metal-ceramic oxidative and reduction catalytic blocks, particulate filters made of multilayer cross-wound cross-wound carbon material inlet and outlet pipe with flanges, vn morning partition. Particulate filters are axisymmetrically placed inside porous permeable metal-ceramic oxidizing and reducing catalytic sides to form annular cavities (see RF patent 2163300, IPC 7 F 01 N 3/28).

Основными недостатками описанного многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов для дизеля являются низкая эффективность очистки отработавших газов, так как в процессе эксплуатации дизеля соединения серы, образующиеся при сгорании топлива, выносятся с отработавшими газами, оседают на поверхностях пористых проницаемых металлокерамических каталитических блоков даже при наличии сажевых фильтров и уменьшают долговечность этих блоков, а также низкое качество очистки отработавших газов, так как подача вспомогательного газа не решает проблемы дезактивации катализаторов соединениями серы в процессе эксплуатации дизеля. The main disadvantages of the described multi-stage catalytic converter for exhaust gases are the low efficiency of the exhaust gas treatment, since during the operation of the diesel sulfur compounds formed during the combustion of the fuel are carried out with the exhaust gases deposited on the surfaces of porous permeable cermet catalytic blocks even with soot filters and reduce the durability of these blocks, as well as the low quality of exhaust gas treatment, since the supply of auxiliary Natural gas does not solve the problem of catalyst deactivation by sulfur compounds during the operation of a diesel engine.

Последняя конструкция каталитического нейтрализатора является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип. The latest design of the catalytic converter is the closest in technical essence and adopted as a prototype.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки отработавших газов дизеля путем увеличения периода между регенерацией пористых проницаемых металлокерамических каталитических блоков и повышение качества очистки отработавших газов дизеля путем предотвращения дезактивации их соединениями серы. The objective of the invention is to increase the efficiency of purification of diesel exhaust gas by increasing the period between the regeneration of porous permeable cermet catalytic blocks and improving the quality of diesel exhaust gas purification by preventing deactivation of sulfur compounds.

Технический результат достигается тем, что многоступенчатый комбинированный каталитический нейтрализатор отработавших газов для дизеля, содержащий корпус с пористыми проницаемыми металлокерамическими окислительно-восстановительными каталитическими блоками, установленными коаксиально им с образованием полостей, пористыми проницаемыми металлокерамическими окислительным и восстановительным каталитическими блоками, осесимметрично размещенными внутри последних с образованием полостей сажевыми фильтрами, входным и выходным патрубками с фланцами, перегородкой, снабжен встроенными последовательно в входной патрубок перед корпусом кассетным сменным боком из пористой проницаемой металлокерамики, установленным в корпусе-держателе со сквозным отверстием, и индикатором содержания серы. Внутренняя полость кассетного сменного блока заполнена гранулированным реагентом, связующим соединения серы. The technical result is achieved in that a multi-stage combined catalytic converter for exhaust gases containing a housing with porous permeable metal-ceramic oxidation-reduction catalytic units installed coaxially with them to form cavities, porous permeable metal-ceramic oxidation and reduction catalytic blocks, axially symmetric particulate filters, inlet and outlet bkami with flanges partition is provided with built-in successively to the housing inlet cassette removable sideways from porous cermet permeable, body-mounted in a holder with a through hole, and an indicator of sulfur content. The internal cavity of the cartridge cartridge is filled with a granular reagent that binds sulfur compounds.

Предлагаемое выполнение каталитического нейтрализатора отработавших газов для дизеля относит его к классу многоступенчатых, так как в нейтрализаторе существует несколько ступеней очистки, сажевые фильтры, пористые проницаемые металлокерамические каталитические блоки и сменные блоки для очистки отработавших газов от соединений серы. The proposed implementation of a catalytic converter for exhaust gases relates it to the class of multi-stage, since there are several stages of purification in the converter, particulate filters, porous permeable cermet catalytic blocks and replaceable blocks for cleaning exhaust gases from sulfur compounds.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1, где изображен продольный по оси разрез многоступенчатого комбинированного каталитического нейтрализатора отработавших газов для дизеля; на фиг. 2 - корпус-держатель кассетного сменного блока; на фиг.3 - кассетный сменный блок. The present invention is illustrated in figure 1, which shows a longitudinal along the axis section of a multi-stage combined catalytic converter for diesel; in FIG. 2 - casing holder of the cartridge cartridge; figure 3 - cartridge replacement unit.

Стрелками на фиг.1 обозначено направление движения отработавших газов. The arrows in figure 1 indicate the direction of movement of the exhaust gases.

Предлагаемый многоступенчатый комбинированный каталитический нейтрализатор для дизеля содержит корпус 1 с фланцами 2, с входным 3 и выходным 4 патрубками, оснащенными фланцами 5 и 6, торцевыми крышками 7 с установочными буртами 8. Полость реактора образована торцевыми крышками 7 и внутренними поверхностями полых пористых проницаемых металлокерамических окислительно-восстановительных каталитических блоков 9 и 10, установленных с зазором и образованием кольцевых полостей 11 и 12 между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью корпуса 1. Окислительно-восстановительные каталитические блоки 9 и 10 размешены на установочных буртах 8 крышек 7 и буртах 13 внутренней перегородки 14. Коаксиально окислительно-восстановительным блокам 9 и 10 на буртах 8 крышек 7 и буртах 13 внутренней перегородки 14 закреплены пористые проницаемые металлокерамические блоки: восстановительный 15 и окислительный 16. Между коаксиально установленными каталитическими блоками 9, 16 и 10, 15 образованы кольцевые окислительно-восстановительные полости 17 и 18. Между осесимметрично размещенными внутри блоков 15, 16 металлокерамическими сажевыми фильтрами 19, 20 и этими блоками образованы кольцевые полости 21 и 22. В перегородке 14 между сообщающимися полостями 17 и 18 выполнены отверстия 23. The proposed multi-stage combined catalytic converter for a diesel engine comprises a housing 1 with flanges 2, with input 3 and output 4 nozzles equipped with flanges 5 and 6, end caps 7 with mounting collars 8. The reactor cavity is formed by end caps 7 and the inner surfaces of hollow porous permeable metal-ceramic oxidatively -reduction catalytic blocks 9 and 10 installed with a gap and the formation of annular cavities 11 and 12 between their outer surfaces and the inner surface of the building whisker 1. Oxidation-reduction catalytic blocks 9 and 10 are placed on the mounting collars of 8 covers 7 and the collars 13 of the internal partition 14. Coaxially to the oxidation-reduction blocks 9 and 10 on the collars of 8 covers 7 and the collars 13 of the internal partition 14 are mounted porous permeable cermet blocks: reducing 15 and oxidizing 16. Between the coaxially mounted catalytic blocks 9, 16 and 10, 15, annular redox cavities 17 and 18 are formed. Between axisymmetrically placed inside the blocks 15, 16 annular cavities 21 and 22 are formed by cermet particulate filters 19, 20 and these blocks. Holes 23 are made in the partition 14 between the communicating cavities 17 and 18.

Перед корпусом 1, а именно перед входом в приемную полость 24 реактора, во входной 3 патрубок последовательно встроены кассетный сменный блок 25 со стенками из пористой проницаемой металлокерамики и индикатор 26 содержания серы. Внутренняя полость кассетного сменного блока 25 заполнена гранулированным реагентом 27, связующим соединения серы. Кассетный сменный блок 25 установлен в корпусе-держателе 28 со сквозным отверстием 29 и удерживается сменной крышкой 30. In front of the housing 1, namely, before entering the reactor receiving cavity 24, a cartridge cartridge unit 25 with porous permeable cermet walls and a sulfur content indicator 26 are sequentially built into the inlet pipe 3. The internal cavity of the cartridge cartridge 25 is filled with granular reagent 27, a sulfur compound binder. The cartridge replacement unit 25 is installed in the housing-holder 28 with a through hole 29 and is held by a replaceable cover 30.

В качестве реагента 27 могут быть использованы, например, гранулы КОН, или NaOH, или Nа₂СО₃.As reagent 27 can be used, for example, granules KOH, or NaOH, or Na ₂ CO ₃ .

Предлагаемый многоступенчатый комбинированный каталитический нейтрализатор отработавших газов для дизеля работает следующим образом. Отработавшие газы дизеля через входной патрубок 3 проходят через пористые металлокерамические проницаемые стенки кассетного блока 25, гранулированный реагент 28, очищаются от SO₂ и поступают в приемную полость 24 реактора. Такая очистка предотвращает поступление и осаждение соединений серы на поверхностях сажевых фильтров 19, 20 и всех каталитических блоков, что исключает дезактивацию последних. При индикации наличия соединений серы, определяемого индикатором 26, кассетный блок 25 заменяется без разбора нейтрализатора.The proposed multi-stage combined catalytic converter for exhaust gas works as follows. The exhaust gases of the diesel engine through the inlet pipe 3 pass through the porous cermet permeable walls of the cartridge block 25, the granular reagent 28, are cleaned of SO ₂ and enter the receiving cavity 24 of the reactor. Such cleaning prevents the entry and deposition of sulfur compounds on the surfaces of the particulate filters 19, 20 and all catalytic blocks, which eliminates the decontamination of the latter. When indicating the presence of sulfur compounds, determined by indicator 26, the cassette unit 25 is replaced indiscriminately.

Очищенные газы поступают в полость, образованную внутри сажевого фильтра 20, и отводятся по выходному 4 патрубку. The purified gases enter the cavity formed inside the particulate filter 20 and are discharged through the outlet 4 pipe.

Таким образом, в предлагаемом многоступенчатом комбинированном каталитическом нейтрализаторе отработавших газов повышаются эффективность очистки вследствие повышения долговечности пористых проницаемых металлокерамических каталитических блоков и качество очистки отработавших газов за счет устранения дезактивации этих блоков соединениями серы. Thus, in the proposed multi-stage combined catalytic converter, the cleaning efficiency is increased due to increased durability of the porous permeable cermet catalyst blocks and the quality of the cleaning of exhaust gases by eliminating the deactivation of these blocks by sulfur compounds.

Claims

A multi-stage combined catalytic converter for exhaust gases containing a housing with porous permeable metal-ceramic redox catalytic units installed coaxially with them to form cavities by porous permeable metal-ceramic oxidative and reduction catalytic blocks, axisymmetrically placed inside the latter with cavity formations, with cavities forming with cavities with with flanges, partition, different I mean that it is equipped with a cassette removable unit made of porous permeable cermet, mounted in a holder body with a through hole, and an indicator of sulfur content, built-in sequentially in the inlet pipe in front of the housing, and an indicator of sulfur content, the internal cavity of the cartridge removable unit being filled with a granular reagent that binds sulfur compounds.