Катализатор для очистки отработанного газа,содержащего окись углерода

 

О п И C А Н И Е (ii) 463252

ИЗОБРЕТЕН ИЯ,Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республнк

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 22.09.71 (21) 1701059/23-4 (32) Приоритет 30.09.70 (31) 85119 (33) Япония

Опубликовано 05.03.75. Бюллетснь ¹ 9 (51) М. Кл. В 011 11/32

Тобударственнык комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытнй (53) УДК 66.094.382 (088,8) Дата опубликования описания 15.05.75 (72) Авторы и3обрстсппя

Иностранцы

Есихиро Куниясу, Тосиюки Сакаи и Хирото Сакаи (Япония) Иностранная фирма

«Мицуи Майнииг энд Смелтинг Ко., Лтд.» (Япония) (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ОКИСЪ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к катализаторам, используемым для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, например выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, на основе окислов марганца и окислов свинца илн окислов висмута.

Однако такой катализатор, сформованный в виде таблеток или гранул или нанесенный на огнеупорную подложку, недостаточно эффективен, так как быстро истирается в процессе эксплуатации, что приводит к повышению сопротивления потоку газов, сокращению срока службы катализатора и возникновению опасности выброса катализатора вместе с отработанными газами в атмосфсру.

С целью увеличения эффективности очистки газа, уменьшения сопротивления потоку газа и повышения механической прочности катализатора последний выполняют в виде прессованных элементов со сквозными отверстиями и рифленой поверхностью, имеющих форму тороида, пластины или сектора.

Перед прессованием к катализаторной массе обычно добавляют определенное количество окислов щелочноземельных элементов, таких, как магний, кальций или барий, окислов редкоземельных элементов, например окислов иттрпя, лантапа, церия пли неодпма, окислов алюминия, кремния и висмута и окислов переходных металлов, таких, как медь, железо, кобальт, никель.

Элементы катализатора готовят методом горячего прессования катализаторной массы при 200 †7 С, предпочтительно при 300—

10 500 С в случае приготовления катализатора, состоящего из окислов марганца и окислов свинца, и при 300 — 600 С в случае приготовления катализатора, состоящего - из окислов марганца и окислов висмута.

15 Давление прессования 1 — 10 т/см -, предпочтительно 3 — 5 т/см- .

При более низких температуре и давлении прочность прессованного катализатора сии;кается. При увеличении температуры и дав20 ления свсрх указанного предела возможно изменение свойств окислов марганца или повреждение матрицы, используемой для прессования, соответственно.

Весовое процентное соотношение между

25 окислами марганца и окислами свинца в катализаторе составляет 75: 25 — 25: 75, предпочтительно 60: 40 — 40: 60, а между окислами марганца и окислами висмута — 95; 5—

463252 ) 10

15 — 50: 50, предпочтительно 90: 10 — 70: 30. В катализаторную массу обычно вводят 5 в 10, предпочтительно 7 — 8 вес., окислов щелочпоземельных и редкоземельных элементов, окислов алюминия, кремния и переход ы металлов. В катализаторпую массу, состоящую из окислов марганца и окислов свинца, добавляют 5 — 40, предпочтительно 5 — 30 вес. /о окислов висмута или переходных металлов. В катализаторную массу, состоящую из окислов марганца и окислов вис»ута, чаще всего добавляют 5 — 60, предпочтительно 10 30 вес. 1 указанных добавок.

Для увеличения механической прочности элементов катализатора в катализатор ую массу можно вводить хорошо прессующисся порошки металлов, таких, как медь, железо, никель, олово, алюминий или их сплавы.

Количество элементов катализатора, устанавливаемых в автомобиле, зависит от объем а выделяющихся выхлопных газов, формы элементов и размеров контейнера, в который их помещают. Для увеличения площади контакта с отработанными газами поверхность элемента катализатора делают рифленой, а в самом элементе выполняют необходимое число отверстий.

Отдельные элементы катализатора собирают в блоки, которые помещают в контейнер, подбирая форму отдельных элементов и блоков таким образом, чтобы обеспечить оптимальное заполнение контейнера.

Поскольку блок из элементов катализатора плотно прилегает к степкам контейнера и катализатор в процессе работы не измельчается, свободных боковых проходов для газов даже в условиях вибрации во время движения автомобиля не образуется.

Элементы катализатора могут производиться в IaccoBOAI масштабе, лсгко собираются и эксплуатируются.

На фиг. 1 изображен элемент катализатора, вид сверху; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1. Элемент 1 ка"à".ëèçàòîðà имеет рифления 2 и отверстия 3.

Пример 1. На шаровой мельнице в течение 24 час сухим способом смешивают 7 кг электролитической двуокиси марганца (ЧпО ) и 3 кг свин 1ового сурика (РЬз04) с размером частиц менее 200 мсш, полученную смесь вводят в гнездо матрицы, нагретой до 400 С, нагревают до 400 С, прсссуют 5 мин при давлении 4 т/см и получают элементы катализатора (см. фпг. 1), сопротивление которых сжатию составляет 200 — 300 кг/см -(в 2 — 3 раза выше сопротивления сжатию ооычных таблеток катализатора).

Из элементов катализатора собира1от блок в количестве — 3 кг, помещают в контейнер и пропускают через него отработанные газы с температурой -600 С, выделяющиеся при рабстс двигателя, установленного на автомобилс «Керол 360». В течение 400 час работы двигателя концентрация окиси углерода и угле20

05 водородов в очищенном газе Нс превышала

1",о и 100 ррт соответственно (степень превращения большс 90 ;о), концентрация окислов азота в газах снижалась, форма элементов катализатора незначительно изменялась, к. и. д. двигателя не снихкался.

Пример 2. Смесь 5 кг химическ:i чистой двуокиси марганца (МпО ), 3 кг свинцового сурика (Р1)зО;) с размером частиц мснсее

200 меш и 2 кг порошка электролитпчсской меди (Cu) с размером частиц 1 0 меш прессуют, как в примере 1, и получают элементы катализатора, сопротивление которых сжатию составляет 400 — 500 «r/ñì . В течение 300 час работы двигателя степень превращения окиси углерода и углеводородов составляла — 90",,, концентрация окислов азота уменьшалась.

Пример 3. Тщательно смешивают 1,5 кг элсктролитической двуокиси марганцa (»00>), 1,0 кг полуторной окиси марганца (Мп Оз) и

7 кг свинцового сурика (Pb,O ) с размером частиц менее 200 меш и 3 кг порошка железа (Ге) с размером частиц 100 меш и, как в примере 1, изготовляют элементы катал изатсра с рифленой поверхностью, сопротивление которых сжатию составляет 600 — 700 кг/см .

Элементы катализатора собирают в блок и помещают в контейнер в количестве — 4 кг.

При работе двигателя в течение — 400 час степень превращения окиси углерода и углеводородов составляла — 70 /rr.

При работе двигателя на холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат 4,5 и 0,3 О окиси углерода и

220 и 30 ppm углеводородов соответственно.

После пропускания газов через контейнер с катализатором концентрация окиси углерода уменьшается до 1,2 и 0,05Я>, а концентрация у,,ë åâoäoðoäoâ ro 60 и 25 ррт в соответствующем режиме работы двигателя.

Пример 4. Из смеси 9,5 кг полуторной окиси iraprанца (Чп Оз), 500 г полугорнои окиси висмута (Bi;O ), 500 г извести и 500 г полуторной окиси лаптaria (La>O>) с размером частиц меньше 200 меш изготовляют элементы катализатора аналогично примеру 3, собира от их в блоки и помещаю в цилиндрический контейнер в количестве 4 кг. В течение — 300 «ас рабо-ы сгепснь превращения окиси углерода п,. еводородов превышает 80 /О.

При работе двигателя па холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат „6 и 04/о окиси углерода и

230 и 90 ррт углеводородов соответственно.

После очистки содсржание окиси углерода и уi,ëeâoäoðo ioi ri указа ных режимах работы составлясг 1,2 и 0,05 ",ь и 60 и 25 ррт соответственно.

П р м е р 5. Смешивают 5 кг электролитической двуокиси марганца (МпО ), 5 кг пятиокиси висмута (В ОБ), 300 г окиси магния (MgO), 300 г окиси железа (Fe>O>) с размером частиц меньше 200 меш и 1 кг порошка железа (Гс) с размером частиц 100 мсш. изго463252

Предмет изобретения

У иг.2

Составитель Ю. Петров

Редактор Т. Шарганова Техред М. Семенов Корректоры: В. Петрова и О. Данишева

Заказ 1065/17 Изд. ¹ 493 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2 товляют элементы катализатора, как в примере 3, собирают их в блок и помещают в контейнер в количестве -4 кг. В течение

400 час работы степень превращения окиси углерода и углеводородов 80%.

При работе двигателя на холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат 4,8 и 0,5% окиси углерода и 250 и 90 ррт углеводородов соответственно. После очистки концентрация окиси углерода составляет 0,9 и 0,1%, а концентрация углеводородов 50 и 15 ррт для соответствующих режимов работы двигателя.

Катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, на основе окислов марганца и окислов свинца или окислов висмута, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности очистки газа, уменьшения сопротивления потоку газа и повышения механической прочности, катализатор выполнен в виде прессованных элементов со сквозными отверстиями и рифленой поверхностью, имеющих форму тороида, пластины или сектора.