Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к очистке газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов ДВС. Целью изобретения является создание эффективного и недорого способа очистки выхлопных газов. Способ заключается в том, что в качестве катализатора окисления оксида углерода, углеводородов и других экологически опасных составляющих используют анодный шлам, образующийся при электролитическом восстановлении цинка из сульфатных растворов. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области очистки газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальтобетонных заводов и других технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе минеральные и органические аэрозоли, монооксид углерода, оксиды азота, серы, тяжелых металлов, хлориды, фториды и органические соединения.

Известен [Тезисы докладов межотраслевой конференции "Решение экологических проблем г. Москвы в рамках программы "Конверсия - городу", г. Москва, 1994 г. , стр. 201-202] способ очистки отработанных газов ДВС с применением платино-палладиевых и алюмомеднохроматовых катализаторов.

Недостатками способа являются высокая стоимость, возникновение эффектов блокировки пор, капсулирования в них ряда органических соединений, отравление катализатора соединениями свинца, отсутствие термостойкости.

Наиболее близким техническим решением является способ [Патент РФ N 2029107, МПК⁶ F 01 N 3/00, опубл. БИ N 5, 1995 г.] очистки выхлопных газов ДВС с использованием катализатора, выполненного из благородного металла, нанесенного на грунтовочное покрытие из оксида алюминия, нанесенного на подложку, выполненную из жаростойкого высокопористого материала (кардиерит, нихром, никелид алюминия или нержавеющая сталь пористостью 85-95%).

Недостатками прототипа являются высокая стоимость используемых материалов, сложность изготовления, а также недостаточная очистка от монооксида углерода.

Задачей изобретения является создание эффективного и недорого способа очистки выхлопных газов ДВС от экологически опасных составляющих.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в достижении высокой степени очистки пылегазовой смеси от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе очистки выхлопных газов ДВС, включающем подготовку катализатора, контакт катализатора и выхлопных газов, в качестве катализатора используют анодный шлам, образующийся при электролитическом восстановлении цинка из сульфатных растворов, в частности, шлама, образующегося на свинцовом аноде состава, мас. %: MnO₂ - более 50, PbO₂ - до 15, Ag₂O - до 0,15, примеси - остальное. Аналогичным образом можно использовать шлам, образующийся и на других анодах.

Сущность способа поясняется схемой взаимодействия каталитического материала с очищаемым газом, представленной на чертеже.

Выхлопные газы через входной патрубок 1 проходят через завихритель 2, где приобретают вращательный момент, поступают в корпус 3, вдоль стенок которого расположен катализатор 4, и через выхлопной патрубок 5 очищенный газ поступает в атмосферу.

Поступая в корпус, с помощью завихрителя выхлопные газы, прижатые к поверхности катализатора, совершают движение по спирали с одновременным поступательным перемещением от входного патрубка к выходному.

Центробежные силы, возникающие при вращательном движении выхлопных газов и создающие достаточной силы давление (удар) на пористую поверхность катализатора, а также температура более 100^oC поверхности катализатора обеспечивают максимальный массообмен на границе твердого /газ при минимальном сопротивлении движению газа в процессе очистки.

Отсутствие сопротивления движению газа по сечению устройства обеспечивает максимально щадящий режим работы двигателя.

Одновременно осуществляется очистка от аэрозолей за счет осаждения, прилипания и сепарации на пористых частицах катализатора.

Пример конкретного выполнения способа.

Для испытания использовали ДВС автомобиля "Жигули" модели ВАЗ-21-06. В качестве топлива использовали бензин марки А-76.

Газовую смесь контролировали на содержание оксида углерода газоанализатором марки АФА-121 и на содержание углеводородов газоанализатором марки УГ-2.

В табл. 1 и 2 даны результаты очистки газа от оксида углерода (табл. 1) и углеводородов (табл. 2) для различных условий работы катализатора.

В качестве катализатора использовали анодный шлам состав, мас.%: MnO₂ 53,9, PbO₂ - 15, Ag₂O - 0,06, примеси - остальное. Предварительно анодный шлам отмывали от остатка электролита и сушили на воздухе.

Из данных табл. 1 следует, что очистка выхлопных газов от монооксида углерода при использовании в качестве катализатора анодного шлама при температуре выше 150^oC осуществляется до норм ПЛК.

Из данных табл. 2 следует, что очистка выхлопных газов от углеводородов при использовании в качестве катализатора анодного шлама при температуре выше 150^oC более чем на 70%.

Сущность каталитического воздействия анодного шлама заключается в том, что при образовании в электрохимическом процессе анодного окисления составляющих шлама происходят физико-химические и структурные превращения, приводящие к образованию соединений, обладающих эффективным каталитическим действием в процессе окисления оксида углерода и углеводородов.

При необходимости анодный шлам легко прессуется в таблетки.

Кроме того, экспериментально установлено, что содержание аэрозолей снижается на 100%, значительно уменьшается содержание NO_x и SO₂.

По сравнению с прототипом использование анодного шлама - побочного продукта электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода и углеводородов, а также других экологически опасных составляющих выхлопных газов ДВС не требует дополнительных расходов на его изготовление.

Формула изобретения

1. Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, включающий подготовку катализатора, контакт катализатора и выхлопных газов, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют анодный шлам, образующийся при электролитическом восстановлении цинка из сульфатных растворов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде, состава, мас.%: MnO₂ - Более 50 PbO₂ - До 15 Ag₂O - До 0,15 Примеси - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2