Содержание дано в частях на тысячу.
Во всех примерах степень окисления определяют как отношение разности между количеством
подаваемого газа и количеством непрореагировавшего газа к количеству подаваемого
газа. Все величины взяты в процентах .
Пример 4. 800 г сферических гранул окиси алюминия с большой поверхностью смачивания , пористостью 0,8-0,9 и диаметром 2,5-3 мм выдерживают 0,5 час в вакууме
и пропитывают раствором, полученным при растворении 426 г Со(МОз)2-6Н2О и 340 г
Си(,МОз)2-ЗН20 в 100 г 50%-ного раствора
Мп(-МОз)2, к которому добавлено 200 мл воды
, по окончании абсорбции упаривают раствор 12 час при 120°С и кальцинируют остаток
на воздухе при 500°С в течение 2 час.
Пример 5. 1 кг сферических гранул 7-А120з выдерживают 0,5 час в вакууме, заливают
раствором 966 г Со (N03), 200 г Си(ЫОз)2-ЗН2О и 391,5 г 50%-ного раствора
Мп(ЫОз)2 в 400 мл воды, после абсорбции упаривают раствор 12 час при 120°С и кальцинируют
осадок на воздухе в течение 2 час.
Пример 6. 1 кг сферических гранул
у-А12Оз пропитывают раствором, содержащим 485 г Со(МОз)2-6Н20 в 800 мл воды, упаривают
раствор 12 час при 150°С, кальцинируют при 700°С в течение 2 час, охлаждают до ком
Содержание дано в частях на тысячу.
Около 2 кг полученного в примере 6 катализатора
помещают в каталитический газоочиститель с радиальным потоком, изображенный
на чертеже, где 1 обозначает вход для выхлопных газов, 2 - зону, в которой находится
катализатор, 3 - перфорированную сетку, 4 - сетки для катализатора, 5 - выход
для выхлопных газов и 6 - отверстие с винтом .
Таблица 3
Содержание дано в частях на тысячу.
натной температуры и пропитывают раствором 483 г Со(ЫОз)2-6Н2О, 200 г Си (N03)2ЗНгО
и 391,5 г 50%-ного раствора Мп(КЮз)2 в 400 мл воды.
Раствор упаривают при 120°С в течение 12 час и кальцинируют остаток при 500°С в течение 2 час.
1 мл катализаторов, полученных в примерах 4-6, загружают в трубчатый реакционный
аппарат и пропускают через него смесь газов со скоростью 2700 Полученные результаты
приведены в табл. 2.
Таблица 2
Его устанавливают в глушителе выхлопной трубы автомобиля (объем цилиндра 1300 см).
Результаты испытаний приведены в табл. 3.
Пример 7. 1 кг сферических гранул
f-AlzOs пропитывают раствором, содержащим
100 г Си(ЫОз)2-ЗП2О в 900 мл воды, сущат
12 час при 120°С, кальцинируют в течение
2 час при 500°С, охлаждают до комнатной
температуры, пропитывают раствором 966 г Со(МОз)2-6П2О, 100 г СиОЫОз)2-ЗН2О и
391,5 г 50%-ного раствора Мп(ЫОз)2 в 500 мл воды. По окончании абсорбции упаривают раствор
12 час при 120°С и кальцинируют остаток 2 час при 500°С.
Пример 8. Проводят опыт, как в примере 7, но кальцинирование перед пропиткой
осуществляют при 700°С.
В примерах 7 и 8 получают катализатор
формулы COdCuiMni.aOw, содерл ащей 22% окислов Со, Мп и Си. 1 мл катализаторов,
полученных в примерах 7 и 8, загружают в реакционную трубку, через которую со скоростью
2700 цропускают смесь газов,
содержащую (об. %): 3,0 СО, 2,5 О2, 15,0 СО2,
700 ч./тыс. C4Hio и остальное N2. Результаты
опытов приведены в табл. 4.
Пример 9. 1,2 кг гранул пропитывают в вакууме раствором 1330 г Сг(|ЫОз)9,Таблица 4
ЭНгО, 410 г iNi(iNO3)2-6H2O и 220 г
Си(МОз)2-ЗН2О в 650 мл воды, после абсорбции упаривают раствор при 120°С до полного
испарения воды и кальцинируют в окислительной атмосфере при 500°С в течение 2 час.
Полученный катализатор содержит - 26 вес. % окислов Сг, iNi и Си и имеет поверхность
182 , пористость 0,72 , плотность 0,07 г/смз.
1 мл катализатора помещают в трубчатый реакционный аппарат и пропускают через него
со скоростью 2700 час смесь газов, содержащую (об. %): 3 СО, 2,5 О2, 700 ч./тыс. C4Hio, остальное N2.
Полученные результаты приведены в табл. 5.
Таблица 5
2 кг указанного катализатора помещают в газоочиститель с радиальным потоком (см.
чертеж), установленный в глушителе выхлопной трубы под кузовом автомобиля (объем
цилиндра 1300 см), снабженного дополнительным воздущным эжектором для подачи воздуха в газоочиститель.
Полученные результаты приведены в табл. 6.
После 900 км пробега автомобиля по городу
и за городом по щоссе без каких-либо ограничений по скорости выхлопные газы содержат
0,1% СО и 105 ч./тыс. углеводородов.
После пробега не обнаружено какого-либо
ухудшения каталитических свойств катализатора .
Таблица б
Содержание дано в частях на тысячу.
Выхлопные газы после газоочистителя радиального типа автомобиля Фиат-850 (объем
цилиндра 850 см), не снабженного устройством для дополнительного поддува воздуха, содержат
4,5 г углеводородов и 35 г СО.
При введении указанного выше катализатора
выхлопные газы содержат 0,7 г углеводородов и 4 г СО.
Пример 10. 1,2 кг сферических гранул у-АЬОз пропитывают раствором 110 г
Си(ЫОз)2-ЗН2О в 900 мл воды, сушат 12 час при 120°С, кальцинируют 2 час при 700°С, охлаждают
до комнатной температуры, пропитывают раствором 1330 г Сг(НОз)2-9Н2О,
110 г Си(МОз)2-ЗН2О и 410 г М1(МОз)2-6Н2О в 650 мл воды. По окончании абсорбции упаривают
раствор 12 час при 120°С и кальцинируют 2 час при 500°С. Полученный катализатор
имеет такой же состав, что и катализатор примера 9. I мл катализатора испытывают в
лаборатории и получают результаты, приведенные в табл. 7.
Таблица 7
Полученные результаты говорят о том, что предварительная пропитка окиси алюминия
соединениями Сг, Си и Ni дает положительные результаты.
Пример 11. 1 кг гранул -уАЬОз пропитывают в вакууме раствором 1050 г Сг(|МОз)2
9Н2О и 220 г Си(ЫОз)2-ЗН2О в 490 г 50%-ноге раствора Мп(Г4Оз)2, к которому добавлено
450 мл воды. По окончании абсорбции раствор
упаривают при 120°С до полного испарения воды, кальцинируют остаток в окислительной
атмосфере при 500°С в течение 2 час и получают катализатор, содержащий 24% окислов
Сг, Си и Ni и имеющий поверхность 142 , пористость 0,858 , плотность
0,7 г/см. 1 мл катализатора испытывают в лаборатории и получают результаты, приведенные в табл. 8.
Таблица 8
2 кг полученного катализатора загружают
в газоочиститель (см. чертеж и пример 9) и проводят испытания, результаты которых указаны в табл. 9.
Таблица 9
Состав выхлопных газов, %
Содержание дано в частях на тысячу.
Испытываемый автомобиль прошел 12000 км
по городу и за городом по хорощим и плохим дорогам со скоростью до 120 км/час. В конце
пробега не было обнаружено никаких изменений химических свойств катализатора,
выхлопные газы в конце пробега содержат 85 ч./тыс. углеводородов и 0,13% СО.
Пример 12. Используют коммерческую Ti-AlgOs с поверхностью ПО , пористостью
0,46 и плотностью 0,85 г/см и проводят опыт, как в примере 4, применяя оксосоединения
Сг и Си, взятые в молярном отношении 1:1. Полученный катализатор содержит
окислов. Результаты его лабораторных испытаний сведены в табл. 10.
2 кг полученного катализатора испытывают на автомобиле по методике, указанной в. примере 9.
Таблица 10
10
Выхлопные газы после автомобиля без катализатора содержат 1520 ч./тыс. углеводородов и 3,5% СО.
Для автомобиля с катализатором и дополнительной подачей воздуха содержание углеводородов
в выхлопных газах уменьшается до 165 ч./тыс., а СО до 0,42%;.
После 4000 км пробега автомобиля без ограничений по скорости выхлопные газы содержат
251 ч./тыс. углеводородов и 0,73% СО, Концентрация окислов азота в выхлопных
газах находится в интервале от нескольких частей на миллион до нескольких тысяч частей на тысячу.
Паиболее эффективным средством снижения концентрации окислов азота в выхлопных
газах является применение катализаторов, способствующих протеканию реакций;
N0 + СО - N, + СО.,, NO+H, H2O+1/2N,,
в результате которых образуются безвредные
продукты. Одновременно с этими реакциями
протекает реакпия образования NHs из NO и
Н, (N0 + 5/2Н, NH3 + НзО).
Задача уменьшения концентрации СО, углеводородов
и NOa; в выхлопных газах может быть успешно решена за счет использования
каталитических конвертеров и в частности путем использования газоочистителя, установленного
в глушителе выхлопной трубы и
снабженного двумя катализаторами: восстановительным
, обеспечивающим восстановление NO до N2, и окислительным, на котором
происходит окисление СО и углеводородов до СО2 и Н2О при подаче воздуха между указанными
слоями катализатора.
Такое решение оказывается наиболее предпочтительным
, хотя на восстановительном катализаторе образуется NHs, который снова
окисляется на окислительном катализаторе до
NO (или N02) и тем самым вызывает увеличение
концентрации NO в выхлопных газах. Выхлопные газы пропускают через зону реакции
, в которой находится каталитическая композиция, таким образом, что реакция начинается
в условиях восстановления и продолжается в условиях окисления. При этом
необходимо лишь обеспечить подачу окислителя (кислород, воздух и т. п.) по крайней мере
в первую часть зоны реакции. Зону реакции
можно разделять на несколько подзон так. чтобы в одной из подзон начинался процесс восстановления выхлопных газов, а в другой
подзоне реакция происходила в условиях окисления при введении газа-окислителя. Особенность
изобретения заключается в том, что одна часть катализатора находится в восстановительных
условиях, а другая - в окислительных за счет подачи газа-окислителя в зону
, расположенную ниже первой зоны катализатора и выше его второй зоны.
Используемая каталитическая композиция в обеих зонах может быть одной и той же или
различной. К ней можно добавлять известные катализаторы. Кроме того, можно производить очистку выхлопных
газов сначала в полностью окислительной атмосфере с последующим восстановлением
газов, перемещая точку подачи в катализатор газа-окислителя таким образом,
чтобы одна часть реактора находилась в условиях восстановления, а другая - в условиях
окисления. Такой способ имеет определенные преимущества особенно при запуске автомобиля
, когда введение газа-окислителя (без предварительного подогрева) способствует интенсивному
охлаждению выхлопных газов при их восстановлении (очевидно, что при
движении автомобиля это охлаждение не будет сколько-нибудь заметным из-за высокой
температуры выхлопных газов). Пои мер 13. 100 г сферических гранул
V-AljOs диаметром 2-3 мм пропитывают водным раствором 30 г СгОз, 40 г Ni(iNO3)2-6H2O
и 24 г Cu(iNO3)2-3H2O (общий объем раствора 80 мл), сушат 24 час при 110°С, часть катализатора
кальцинируют 4 час при 500°С, а остаток - в течение 46 час при 900°С. Образцы
катализатора помещают в микрореактор с электронагревом и пропускают через него
смесь газов, содержащую 3 об. % СО, 12 об. % Таблица И
Тот же катализатор, разделенный на два слоя, с использованием в окислительной зоне
катализатора из примера 13, обладает более
высокой каталитической активностью (уменьшается
количество образующегося NHs, содержание iNO уменьшается до 60-65%).
Пример 15. 1100 мл катализатора, полученного в примере 13, помещают в газоочиститель
с радиальным потоком, установленный в глущителе выхлопной трубы автомобиля, расположенном
в нижней части кузова автомобиля . Результаты циклических испытаний автомобиля
без второго окислительного газоочистителя и дополнительного воздушного насоса
приведены в табл. 13. Для определения количества iNOx используют метод термоэлектронной
хемилюминесценции, позволяющий
определить содержание образующегося NHs.
СО2, 1500 ч./тыс. NO, 350 ч. тыс. C4Hio и остальное Na, с различными скоростями при
200-500°С. Для анализа используют метод ИК-спектроскопии. Полученные результаты приведены в
табл. 11. Катализатор, кальцинированный при 900°С в течение 48 час, помещают в двухслойный
реакционный аппарат, первый слой которого обладает восстановительными свойствами, и
пропускают через него смесь газов, содержащую (об. %): 3 СО, 12 СО2, 1500 ч./тыс., QZ,
1 Н2 И остальное iN2. Через второй слой пропускают кислород в таком количестве, чтобы
его минимальная концентрация в смеси газов составляла 3%. Объемная скорость газов
40000 При температуре восстановительного слоя 400°С и температуре окислительного
слоя 550°С поглощается 100% СО и 90-95% NO, причем NHs образуется в весьма незначительных
количествах. Остаток О2 составляет 0,3-0,5%. Пример 14. Катализатор на основе Си и
Ni помещают в трубчатый реакционный аппарат , через который пропускают смесь газов,
состав которой указан в примере 13. Полученные результаты приведены в табл. 12.
Таблица 12
Содержание дано в процентах.
Пример 16. То же количество катализатора , что и в предыдущем примере, помещают
в газоочиститель-глущитель с радиальным потоком , установленный непосредственно под
двигателем за выхлопным коллектором.
Содержание газов, ч./тыс.
Нормальная карбюрация. Масляная карбюрация.
Предмет п а о б р е т е н и я
1. Способ очистки газа, например выхлопного газа двигателей внутреннего сгорания, от
окисп углерода, углеводородов и окислов азота путем пропускапия газа в смеси с воздухом
через катализатор окиспого типа, помещенный в реакционной зоне, отличающийся тем,
что, с целью повыщения степени очистки, используют катализатор общей формулы
СиМпхМеуСг,О„,
где Me - никель илп кобальт, х- 1, 2 или
нуль, когда Me - никель, а у и z отличны от
Таблица 13
Из-за отсутствия второго окислительного газоочистителя дополнительный воздух к газоочистителю
не подается. Результаты циклических испытаний автомобиля Фиат-125 на динамометрическом
стенде приведены в табл. 14.
Таблица 14
нуля; у - 1-6 или нуль, когда л; и 2 отличны от нуля; Z - больще 3, предпочтительно 3, или
нуль, когда Me - кобальт, ахну отличны от нуля; W - индекс при кислороде, соответствующий
насыщению валентностей металлов, взятых в количествах, определенных индексами X, у и Z.
2. Способ по п. I, отличающийся тем, что газ пропускают через одну или несколько
реакционных зон, состоящих из восстановительного и окислительного участков, отделенных
друг от друга.
Приоритет по пунктам 02.09.71 по п. 1, 18.07.72 по п. 2.
