Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и каталитический нейтрализатор

 

Изобретение позволяет повысить эффективность , долговечность, уменьшив покол и унос гранулированного катализатора из реактора кольцевого типа нейтрализатора путем уменьшения скорости отработавших газов через верхнюю поверхность стенок. Для реализации способа кольцевой реактор 4 нейтрализатора, заполненный катализатором 5, с внутренней 6 и внешней 7 перфорированными цилиндрическими стенками имеет впускную полость 9, которая по меньшей мере одной продольной горизонтальной пластиной разделена на две неравные по обьему секции с уменьшением объема секций, в направлении к верхней поверхности стенок 6, 7. 5 з.п.ф-лы, 8 ил. J (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 01 N 3/28 (72) И.Л,Каганович (53) 621.43.068(088.8) 7 f6 r 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795555/06 (22) 26,02.90 (46) 30.05.92, Бюл, N 20 (71) Научно-исследо вател ьский авто мобил ьный и автомоторный институт (56) Патент США

¹ 3937015, кл. 60-288, 1978 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ

ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР

ÄÄ5U, „173714О А1 (57) Изобретение позволяет повысить эффективность, долговечность, уменьшив покол и унос гранулированного катализатора . из реактора кольцевого типа нейтрализатора путем уменьшения скорости отработавших газов через верхнюю поверхность стенок, Для реализации способа кольцевой реактор 4 нейтрализатора, заполненный катализатором 5, с внутренней 6 и внешней 7 . перфорированными цилиндрическими стенками имеет впускную полость 9, которая по меньшей мере одной продольной горизонтальной пластиной разделена на две неравные по объему секции с уменьшением объема секций в направлении к верхней поверхности стенок 6, 7. 5 з.п.ф-лы, 8.ил.

1737140

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем пропускания отработавших газов через слой гранулированного катализатора в реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками.

Недостаток известного способа являет.ся высокий.унос гранул катализатора вследствие их истирания и покола.

Известен каталитический нейтрализатор, реализующий способ очистки и содержащий кольцевой реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками, зазор между которыми заполнен гранулированным катализатором.

Недостатками каталитического нейтрализатора являются неравномерность загрузки реактора и.повышенный унос катализатора.

Цель изобретения — повышение эффективности и долговечности.

Это достигается тем, что газы подают в реа.«ор через внутреннюю перфорированную стенку с переменной по окружности скоростью, уменьшая ее при прохождении газов через верхнюю. поверхность стенок, а в каталитическом нейтрализаторе для реализации способа полость внутренней цилиндрической разделена по меньшей мере одной продольной перегородкой на разные объемы секций с уменьшением обьема секций в направлении к верхней поверхности стенок, секции выполнены в виде секторов в поперечном сечении по меньшей мере с одним общим центром, расположенным в верхнем полукруге и образованным пересечением продольных перегородок, продольная перегородка выполнена в виде горизонтальной плоскости, продольная перегородка.наклонена к продольной оси реактора с образованием диффузора в верхней секции и.конфузора в нижней секции, продольные перегородки выполнены с длиной, не превышающей половины длины реактора, а выходные сечения иэ секций сйабжены дросселями.

На фиг.1 представлена схема каталитического нейтрализатора с реактором кольцевого типа; на фиг,2.— сечение А-А на фиг.1 (с эпюрой скоростей газов через внутреннюю стенку); на фиг.3 — реактор, разделенный продольными перегородками на сектора с эпюрой скоростей газов, на фиг.4 — реактор с продольной перегородкой в поперечном сечении и эпюрой скоростей газов; на фиг,5 — реактор, разделенный на две секции горизонтальной плоскостью; на фиг.6 — схема каталитического нейтрализатора с плоской перегородкой, наклоненной. к продольной оси; на фиг.7 — схема катали5 тического нейтрализатора с перегородкой на первой половине длины реактора с дросселями на выходе потока из секций; на фиг,8 — сечение Б — Б на фиг,7, Каталитический нейтрализатор, реали10 зующий способ очистки, содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, реактор 4, заполненный гранулированным катализатором 5. Объем последнего ограничен внутренней и внешней перфорирован15 ными цилиндрическими стенками 6 и 7 и

° торцовыми стенками корпуса с одной стороны и глухой стенкой 8 реактора с другой.

Впускная полость реактора 9 — цилиндрический обьем внутренней стенки 6 — сообща20 ется с впускным патрубком 2, Оптимальной с точки зрения уменьшения истирания, покола и уноса гранул. катализатора 5 из рабочего обьема реактора при достаточно полном его использовании явля25 ется эпюра скорости газов по окружности через перфорацию внутренней стенки, представленная на фиг,2. Максимальная скорость — у нижней направляющей стенки, где имеет место совпадение направлений

30 векторов скорости газов, т.е, динамической силы со стороны потока газов и силы тяжести гранул. По мере увеличения угла между этими векторами уменьшается скорость га-. зов. Это позволяет избежать интенсивного

35 истирания и покола гранул в кипящем или псевдоожиженном слое, вероятность возникновения которого велика вследствие практической сложности и длительности по времени процесса плотного заполнения ра40 бочего объема гранулами.

Близкой к оптимальной эпюре скоростей газов является практическая реализация по схеме, представленной на фиг,3, когда впускная полость 9 продольными пе45 регородками 10-12 разделена на различные по обьему секции, в частности секторы, площадь сечения которых возрастает rio мере приближения к нижней направляющей внутренней стенки. Раздельние на секторы

50 различной площади сечения возможно перегородками, исходящими иэ общего центра, расположенного в верхнем полукруге полости 9. На фиг.4 — 6 представлены упрощенные варианты решения задачи — соот55 ветственно при помощи криволинейной в поперечном сечении перегородки 13, разделяющей полости 9 на две секции, расположенные продольными и неравными по объему слоями 14 и 15 и при помощи горизонатальной плоской пластины 16, В обоих

1737140 случаях верхние секции по объему меньше нижних и эти объемы приходятся на примерно одинаковые по площади перфорированные поверхности стенки б, что особенно заметно на фиг.4. Для повышения эффек- 5 тивности использования плоской перегородки 16 (фиг,5) последняя может быть несколько наклонена к продольной оси реактора, создавая диффузор в верхней секции 17 и конфуэор 18 в нижней, Последний 10 способствует выравниванию перепада статического давления и скорости газов в нижней части внутренней стенки.

На фиг. 7 и 8 представлен вариант конструкции с одной горизонтальной перего- 15 родкой 19, длиной не более половины длины реактора, т.е, разделяющей часть впускной полости на две неравные по объему секции

20 и 21. Выходное сечение секций частично перекрыто дросселями 22 и 23, которые ча- 20 стично выравнивают перепад статического давления и скорости газов по длине реактора, На выходе из секций линейная скорость потока газов ниже, часть расхода газов— .значительно большая по сравнению с глад- 25 кой внутренней стенкой реактора (фиг.1)— прошла через часть внутренней стенки, сообщающуюся с секциями. При этом в остальной части полости 9 имеет место более равномерное поле перепада статического 30 давления, скоростей газов через перфорацию на поверхности стенки, которые должны быть не меньше по сравнению со скоростями через нижнюю поверхность внутренней стенки в секции 21. 35

Каталитический нейтрализатор, реализующий способ очистки газов, работает следующим образом.

Отработавшие газы через впускной патрубок поступают во впускную полость реак- 40 тора 9 и через перфорацию внутренней стенки б проходят через кольцевой слой гранулированного катализатора, в котором происходит их очистка от продуктов неполного сгорания топлива. Через перфорацию 45 внешней цилиндрической стенки 7 газы поступают в корпус нейтрализатора и через выпускной патрубок 3 выводятся из него.

Формула изобретения

1. Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем пропускания отработавших газов через слой гранулированного катализатора в реакторе с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, отработавшие газы подают в реактор через внутреннюю перфорированную стенку с переменной по окружности скоростью, уменьшая ее при прохождении газов через верхнюю поверхность стенок..

2. Каталитический нейтралиэатор, содержащий кольцевой реактор с внутренней и внешней перфорированными цилиндрическими стенками, зазор между которыми заполнен гранулированным катализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, полость внутренней цилиндрической стенки разделена по меньшей мере одной продольной перегородкой на разные по объему секции с уменьшением объема секций в направлении к верхней поверхности стенок. ф

3. Нейтрализатор по п.2, о т л и ч а юшийся тем. что секции выполнены в виде секторов s поперечном сечении по меньшей мере с одним центром, расположенным в верхнем полукруге и образованным пересечением продольных перегородок.

4. Нейтрализатор по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что продольная перегородка выполнена в виде горизонтальной плоскости.

5, Нейтрализатор по п,2, о т л и ч а юшийся тем, что продольная перегородка наклонена к продольной оси реактора с образованием диффузора в верхней секции и конфузора в нижней секции. б. Нейтрализатор по п.2 — 4, о т л и ч а юшийся тем, что продольные перегородки выполнены длиной, не превышающей половины длины реактора, а выходные сечения из секций снабжены дросселями, 1737140

1737140 b иг.5

1737140

Редактор И,Касарда

Заказ 1877 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 0 О

Составитель О.Немцов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид !