CZ288953B6 - Způsob katalytického čiątění výfukových plynů z automobilů - Google Patents

Způsob katalytického čiątění výfukových plynů z automobilů Download PDF

Info

Publication number
CZ288953B6
CZ288953B6 CZ19931517A CZ151793A CZ288953B6 CZ 288953 B6 CZ288953 B6 CZ 288953B6 CZ 19931517 A CZ19931517 A CZ 19931517A CZ 151793 A CZ151793 A CZ 151793A CZ 288953 B6 CZ288953 B6 CZ 288953B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
adsorber
catalyst
hydrocarbon
hydrocarbon adsorber
way catalyst
Prior art date
Application number
CZ19931517A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ151793A3 (en
Inventor
Dieter Dr. Dipl. Chem. Lindner
Egbert Dr. Dipl. Ing. Lox
Bernd Dr. Dipl. Ing. Engler
Klaus Dipl. Ing. Ostgathe
Original Assignee
Degussa Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degussa Aktiengesellschaft filed Critical Degussa Aktiengesellschaft
Publication of CZ151793A3 publication Critical patent/CZ151793A3/cs
Publication of CZ288953B6 publication Critical patent/CZ288953B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/22—Selection of materials for exhaust purification used in non-catalytic purification apparatus
    • F01N2370/24—Zeolitic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Zp sob katalytick ho i t n v²fukov²ch plyn z automobil s · inn j m potla en m emis uhlovod k b hem startov n za studena vyu v t° cestn ho katalyz toru a adsorb ru uhlovod k , uspo° dan ho p°ed t mto katalyz torem. Objemov specifick tepeln kapacita t° cestn ho katalyz toru vykazuje hodnotu mezi 0,29 J/Kcm.sup.3.n. a 0,57 J/Kcm.sup.3.n. a objemov specifick tepeln kapacita adsorb ru uhlovod k je 1,1 a 3,0 n sobkem objemov specifick tepeln kapacity katalyz toru. Adsorb r uhlovod k po startu za studena je t v dob , kdy t° cestn² katalyz tor nedos hl pot°ebn provozn teploty a pln v²konnosti, adsorbuje uhlovod ky obsa en ve v²fukov m plynu a teprve po oh°evu je znovu desorbuje do v²fukov²ch plyn , tak e desorbovan uhlovod ky vych zej c z adsorb ru uhlovod k mohou b²t konvertov ny na ne kodn slo ky t° cestn²m katalyz torem, kter² ji dos hl provozn teploty.\

Description

(57) Anotace:
Způsob katalytického čištění výfukových plynů z automobilů s účinnějším potlačením emisí uhlovodíků během startování za studená využívá třícestného katalyzátoru a adsorbéru uhlovodíků, uspořádaného před tímto katalyzátorem. Objemová specifická tepelná kapacita třícestného katalyzátoru vykazuje hodnotu mezi 0,29 J/Kcm3 a 0,57 J/Kcm3 a objemová specifická tepelná kapacita adsorbéru uhlovodíků je 1,1 až 3,0 násobkem objemové specifické tepelné kapacity katalyzátoru. Adsorbér uhlovodíků po startu za studená ještě v době, kdy třícestný katalyzátor nedosáhl potřebné provozní teploty a plné výkonnosti, adsorbuje uhlovodíky obsažené ve výfukovém plynu a teprve po ohřevu je znovu desorbuje do výfukových plynů, takže desorbované uhlovodíky vycházející z adsorbéru uhlovodíků mohou být konvertovány na neškodné složky třícestným katalyzátorem, který již dosáhl provozní teploty.
Způsob katalytického čištění výfukových plynů z automobilů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu katalytického čištění výfukových plynů s účinnějším potlačením emisí uhlovodíků během startování za studená za použití třícestného katalyzátoru a adsorbéru uhlovodíků uspořádaného před katalyzátorem. Adsorbér uhlovodíků po startu za studená ještě v době, kdy třícestný katalyzátor nedosáhl potřebné provozní teploty a plné výkonnosti, adsorbuje uhlovodíky obsažené ve výfukovém plynu a teprve po ohřevu je znovu desorbuje do výfukových plynů, takže desorbované uhlovodíky, vycházející z adsorbéru uhlovodíků mohou být konvertovány na neškodné složky třícestným katalyzátorem, který je již aktivní.
Dosavadní stav techniky
Mezní hodnoty emisí škodlivých látek u osobních automobilů jsou stanoveny závaznými předpisy a zejména u uhlovodíků byly v minulých letech podstatně zpřísněny. Jelikož vnější katalyzátory výfukových plynů dosahují při provozu za tepla vysokého stupně konverze škodlivých látek, je možno dosáhnout žádoucích mezních hodnot pouze zlepšením konverze škodlivých látek během startování za studená. Převážná část celkově uvolňovaných škodlivých látek se totiž emituje během startování za studená, jelikož katalyzátory v této fázi ještě nedosáhly potřebné provozní teploty mezi 300 až 400 °C.
Za účelem snížení emisí škodlivých látek během fáze startování za studená byly již navrženy systémy výfukových plynů, které sestávají z adsorbéru uhlovodíků a na něj napojeného katalyzátoru.
Adsorbér výfukových plynů má za úkol, aby ještě během startování za studená, tj. za relativně nízkých teplot, adsorboval uhlovodíky obsažené ve výfukových plynech. Teprve až při vyšším ohřevu adsorbéru se uhlovodíky zase desorbují a dostanou se s nyní již teplejším výfukovým plynem do katalyzátoru, který je ohřát na žádoucí provozní teplotu, kde se konvertují na nezávadnou vodu a oxid uhličitý. Základním požadavkem na adsorbér je přitom vlastnost adsorbovat z výfukového plynu především uhlovodíky a také vodní páru vyskytující se ve velkém množství.
Nevýhodou při tomto popisovaném řešení je okolnost, že již při teplotách okolo 250 °C dochází k desorpci uhlovodíků, takže optimální konverze v napojeném katalyzátoru nemůže proběhnout. Navíc tu existuje nebezpečí tepelného rozrušení adsorbéru, jelikož musí být zabudován do systému výfukových plynů v blízkosti motoru a proto je při trvalém provozu vystaven zatížení teplot až do 1000 °C. Za účelem odstranění tohoto nedostatku existuje v patentové literatuře velký počet návrhů řešení tohoto technického problému, např. v německém vyloženém spise DE 4008790, v evropské patentové přihlášce EP 0460542, zrovna tak jako v US patentovém spise č. 5051244. Všechna tato řešení vycházejí z kombinace adsorbéru s katalyzátorem, navrhují však v zájmu odstranění popsaných nevýhod pracné zapojení systému výfukových plynů.
Např. US patent 5051244 popisuje návrh zařadit zeolitový adsorbér před vlastní katalyzátor, který za studená adsorbuje škodlivé látky z výfukového systému, zejména však uhlovodíky a dále je odevzdává v průběhu ohřevu systému výfukových plynů. Za účelem ochrany adsorbéru před poškozením v důsledku přehřátí při trvalém provozu motoru se přímo od motoru ke katalyzátoru upravuje odpojitelné vedení.
Během prvních 200-300 s po startu se vede výfukový plyn přes adsorbér a katalyzátor. V této provozní fázi zachycuje adsorbér uhlovodíky. Adsorbér a katalyzátor se postupně zahřívají horkým výfukovým plynem. Adsorbér se odpojí tehdy, když v důsledku zvýšení teploty začíná
-1CZ 288953 B6 desorpce převyšovat adsorpci. Výfukový plyn proudí nyní přes katalyzátor. Po dosažení provozní teploty se část horkého výfukového plynu až do úplné desorpce škodlivých látek vede přes adsorbér, jelikož se nyní tyto škodlivé látky mohou v katalyzátoru přeměnit s vysokým stupněm účinnosti. Po ukončení desorpce se zase adsorbér odpojí, aby se chránil před porušením v 5 důsledku tepelného přetížení.
US patent 5051244 navrhuje jako adsorbér Y-zeolit s atomovým poměrem Si/Al nejméně 2,4. Zeolitový adsorbér může obsahovat jemně rozptýlené katalyticky aktivní kovy jako je platina, palladium, rhodium, ruthenium a rovněž jejich směsi.
Podstata vynálezu
Popsaná řešení a další řešení známá ze stavu techniky jsou velice pracná, nákladná a poruchová.
Úkolem popisovaného vynálezu je vypracovat způsob katalytického čištění výfukových plynů z automobilů, při kterém se odstraní nevýhody známé ze stavu techniky za velice účinného potlačení emise uhlovodíků během startování za studená.
Řešení podle vynálezu spočívá v katalytickém čištění výfukových plynů z automobilů za použití 20 třícestného katalyzátoru a adsorbéru uhlovodíků uspořádaného před katalyzátorem, přičemž katalyzátor a adsorbér vykazují určitou objemovou specifickou tepelnou kapacitu ve vzájemném poměru tak, že objemová specifická tepelná kapacita třícestného katalyzátoru vykazuje hodnotu mezi 0,29 J/Kcm3 a 0,57 J/Kcm3 a objemová specifická tepelná kapacita adsorbéru uhlovodíků je 1,1 až 3,0 násobkem objemové specifické tepelné kapacity katalyzátoru.
Popis vynálezu
Pod pojmem objemová specifická tepelná kapacita se v rámci vynálezu rozumí tepelná kapacita 30 tělesa adsorbéru, resp. katalyzátoru vztažená na jednotku objemu. Adsorbér nebo katalyzátor mohou mít formu volného násypu z granulátu, extrudátu nebo pelet nebo formu monolitického pěnového nebo voštinového tělesa. Za účelem propočítání objemové specifické tepelné kapacity ve smyslu tohoto vynálezu bude kapacita těchto násypů nebo monolitického tělesa vztažena na geometrický objem násypů nebo tělesa včetně dutin a pórů. U objemové specifické tepelné 35 kapacity se tedy nejedná o látkovou veličinu ve fyzikálním slova smyslu. Tato kapacita je závislá na makroskopické formě, zrovna tak jako na mikroskopickém uspořádání adsorbéru nebo katalyzátoru. Možnosti ovlivnění objemové specifické tepelné kapacity tedy spočívají zejména ve výběru vhodných materiálů pro adsorbér a katalyzátor, zrovna tak jako v jeho zpracování a geometrickém vytvoření těles.
Jako příklad se zde uvádějí specifická tepla některých látek, které přicházejí v úvahu jako výchozí materiály pro zhotovení nosných těles vrstev adsorbéru a katalyzátoru.
materiál hustota (g.cnf3) specifické teplo (J.gÚK1)
alfa-oxid hliníku 3,97 1,088
mullit 2,80 1,046
oxid zirkonu, stabil. 5,70 0,400
ušlechtilá ocel, leg. (20Cr, 7Ni) 7,86 0,544
Jak znázorňuje výše uváděná tabulka, přesahují specifická tepla vhodných materiálů rozsah od 0,400 až do 1,088 J.g^.K'1. S ohledem na hustotu těchto materiálů je na odborníkovi vytvořit zvolení vhodného materiálu objemovou specifickou tepelnou kapacitu 1 : 2. Navíc jsou tu další možnosti jak rozšířit tento rozsah odpovídajícím geometrickým uspořádáním, např. volbou rozdílné síly stěn a vytvořením dutin a pórů.
-2CZ 288953 B6
Se stoupající objemovou specifickou tepelnou kapacitou adsorbéru uhlovodíků ve srovnání s napojeným třícestným katalyzátorem se ohřev oproti katalyzátoru zpožďuje. Z tohoto důvodu zůstává adsorbér delší dobu schopný adsorpce a zase se zpožděním odevzdává adsorbované uhlovodíky. Když je objemová specifická tepelná kapacita adsorbéru uhlovodíků 1,1 až 3,0 násobkem objemové specifické tepelné kapacity katalyzátoru, s výhodou 1,5 až 3,0 násobkem této kapacity, pak vede zpožděný ohřev adsorbéru k tomu, že desorpce uhlovodíků nastává až tehdy, když již napojený katalyzátor dosáhl své plné účinnosti při konverzi uhlovodíků. Když adsorbér uhlovodíků vykazuje např. dvojnásobek objemové specifické tepelné kapacity než napojený katalyzátor, pak se ohřívá adsorbér příjmem stejného množství energie jen z poloviny tak rychle jako katalyzátor.
Zvláště výhodná forma provedení způsobu katalytického čištění podle vynálezu spočívá v tom, že u adsorbéru uhlovodíků a třícestného katalyzátoru jde o monolitická nosná tělesa voštinové formy, na nichž jsou naneseny uhlovodíky pohlcující resp. katalyticky aktivní vrstvy.
Rovněž se dává přednost adsorbéru uhlovodíků, kterým je stabilní dealuminizovaný Y-zeolit s poměrem Si/Al větším než 50, nejlépe větším než 100, který je nanesen v množství 100 až 400 g/1 objemu voštinového tělesa. Takový Y-zeolit je velice tepelně stabilní a neztrácí své adsorpční vlastnosti ani po mnohonásobném ohřevu na 1000 °C, což je předpokládaná provozní teplota v prostoru blízko motoru. Tento adsorbér navíc vykazuje selektivní adsorpční chování vůči uhlovodíkům, tj. adsorbuje především uhlovodíky spíše než vodní páru, která je rovněž ve výfukových plynech obsažena.
Emise uhlovodíků během fáze startování za studená může být dále snížena, když sám adsorbér vykazuje katalytické vlastnosti. Toho lze dosáhnout tím, že navrstvení adsorbéru uhlovodíků bude ještě obsahovat další přídavné složky v obvyklé katalyticky aktivní vrstvě. Takové katalyticky aktivní vrstvy obsahují povrchové nosné oxidy jako je např. mřížkově stabilizovaný nebo čistý oxid hliníku přechodové řady, dopovaný nebo čistý oxid ceru a dopovaný nebo čistý oxid zirkonu. Na těchto nosných oxidech jsou naneseny katalyticky aktivní složky kovů ze skupiny platinových kovů. Hmotnostní poměr mezi zeolitovým adsorbérem a nosnými oxidy ve vrstvě by měl činit 4:1 až 1:2. Přitom by měly být katalyticky aktivní složky ze skupiny platinových kovů jemně rozptýleny na všech oxidových podílech vrstvy s výjimkou zeolitového adsorbéru. Jako platinové kovy přicházejí v úvahu především platina, palladium a rhodium.
Toto navrstvení lze vytvořit takovým způsobem, že nejdříve se zhotoví disperze pro vrstvu ze zeolitu, oxidu hliníků, ceru a zirkonu, ke které se přidají aktivní kovové složky ve formě jejich předstupně, jako jsou například dusičnany nebo chloridy. Tyto předstupně se usazují především na oxidu hliníku, ceru a zirkonu. Disperzí se na monolitickém nosiči známým způsobem vytváří vrstva, vysuší se, kalcinuje a případně se aktivuje v proudu plynu s obsahem vodíku při teplotách okolo 600 °C.
Ještě lepšího odloučení složek ušlechtilých kovů ze zeolitu dosáhneme, když se směs z oxidu hliníku, ceru a zirkonu nejprve v separátním impregnačním kroku spolu s ušlechtilými kovy uloží a konečná disperze pro vrstvu ze zeolitu a dalších složek oxidů se zhotoví kalcinací teprve po fixaci ušlechtilých kovů na tyto složky.
Zvláště výhodná forma provedení vynálezu předpokládá pokrytí nosného tělesa dvěma rozdílnými vrstvami. U první vrstvy jde o vrstvu katalyzátoru z povrchových nosných oxidů a katalyticky aktivních kovových složek ze skupiny platinových kovů. Na tuto vrstvu se pak nanese vlastní vrstva adsorbéru uhlovodíku. Množství, která se mají použít na vrstvy, se pohybují u obou vrstev v rozsahu od 50 do 200 g na litr objemu nosného tělesa.
Jako nosná tělesa pro adsorbér uhlovodíků a třícestný katalyzátor se používají keramické monolity z cordieritu nebo mullitu. Dalšími vhodnými materiály pro nosná tělesa jsou zirkon
-3CZ 288953 B6 mullit, alfa-oxid hliníku, sollimanit, silikáty hořčíku, petalit, spodumen, silikáty hliníku atd. nebo také ušlechtilá ocel. Objemové specifické tepelné kapacity těchto nosných těles jsou upraveny dle vynálezu. Další tabulka uvádí údaje některých komerčně dostupných monolitů z keramiky. Jedná se o voštinová tělesa s průměrem 93 mm a délkou 152,4 mm s rozdílnými tloušťkami stěny a odstupem buněk cca 1,28 mm.
monolit tloušťka stěny (mm) spec, teplo (J.gl.K‘) váha (g) tepelná kapacita (J.K-1)
A 0,16 0,850 351 299
B 0,16 0,845 440 372
C 0,16 0,843 471 397
D 0,14 0,862 427 368
E 0,16 0,836 448 375
F 0,19 0,824 581 479
G 0,25 0,836 706 590
Další formu provedení postupu podle vynálezu lze uskutečnit tak, že nosné těleso adsorbéru uhlovodíků tvoří monolit z keramiky a nosné těleso katalyzátoru ohřívatelný monolit z kovu. Objemové specifické tepelné kapacity adsorbéru uhlovodíků a třícestného katalyzátoru jsou upraveny dle vynálezu. Emise uhlovodíků během fáze startování za studená lze tímto způsobem ještě dále zmenšit, jelikož se tak zpožděná desorpce uhlovodíků dá kombinovat s urychleným ohřevem katalyzátoru.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Adsorpční a desorpční vlastnosti vrstvení adsorbéru byly srovnávány na různých keramických voštinových tělesech z cordieritu. Vrstva adsorbéru sestávala z dealuminizovaného Y-zeolitu s Si/Al poměrem přes 100. Tato vrstva byla nanesena v množství 100 g na litr voštinového tělesa. Adsorbéry měly hustotu buněk 68/cm2, průměr 25,4 mm a délku 152,4 mm. Byla použita celkem tři různá keramická voštinová tělesa ( A, C, G podle výše uvedené tabulky) s poměry hmotnosti 1 : 1,34 : 1,98 atomu odpovídajícími poměry jejich objemových specifických tepelných kapacit.
Testování proběhlo v modelovém plynu za těchto podmínek:
- směs plynů
- teplota
- rychlost plynu
- měřené veličiny před adsorbérem 200 ppm toluenu, zbytek N2 ohřev směsi plynů z 50 na 200 °C s 10 K/min 1550Nl/hod.
teplota před a za adsorbérem; koncentrace toluenu za adsorbérem.
Další tabulka znázorňuje hlavní výsledky. U každého adsorbéru udává uvolněná množství toluenu při zaznamenaných teplotách ve vztahu na desorbovaná množství toluenu z nejlehčího adsorbéru při těchto teplotách.
monolit Teplota před adsorbérem
120 °C 150 °C 180 °C 200 °C
A 100 % 100 % 100 % 100%
C 53% 95% 100% 100%
G 53% 83% 91% 92%
Během testování bylo až do teploty 120 °C např. za monolity A a G nalezeno celkem 53% množství toluenu, které bylo uvolněno z monolitu A až do této teploty. Toto opožděné uvolnění
vede ve spojení s dále napojeným katalyzátorem s menší objemovou specifickou tepelnou kapacitou ke zlepšené přeměně uhlovodíků ve fázi studeného startu.
Příklad 2
V druhém pokusu bylo proměřeno chování monolitů A a G při ohřevu. Za tím účelem byly monolity profukovány 400 °C horkým vzduchem, což bylo typické pro proudové poměry u automobilových katalyzátorů. Časový vzestup teploty na čelní výstupní ploše monolitů byl měřen termočlánky. Níže uvedená tabulka znázorňuje výsledky měření. V této tabulce se udává čas v sekundách nutný pro dosažení určité teploty. Pomalejší ohřev těžkého monolitu G je zřejmý a vede k dostatečnému zpoždění jeho desorpčního chování při kombinaci s jedním napojeným katalyzátorem na keramickém monolitu typu A.
monolit Teplota za adsorbérem
100 °C 150 °C 200 °C 250 °C
C 18 s 25 s 32 s 40 s
G 25 s 34 s 42 s 55 s
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Způsob katalytického čištění výfukových plynů z automobilů za použití třícestného katalyzátoru a adsorbéru uhlovodíků uspořádaného před katalyzátorem, přičemž katalyzátor a adsorbér vykazují objemovou specifickou tepelnou kapacitu, vyznačený tím, že objemová specifická tepelná kapacita třícestného katalyzátoru vykazuje hodnotu mezi 0,29 J/Kcm3 a 0,57 J/Kcm3 a objemová specifická tepelná kapacita adsorbéru uhlovodíků je 1,1 až 3,0 násobkem objemové specifické tepelné kapacity katalyzátoru.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že adsorbér uhlovodíků a třícestný katalyzátor jsou monolitická nosná tělesa voštinové struktury, na nichž jsou naneseny uhlovodíky pohlcující vrstvy, popřípadě katalyticky aktivní vrstvy.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že adsorbér uhlovodíků je tepelně stabilní dealuminizovaný Y-zeolit s poměrem Si/AÍ větším než 50, s výhodou větším než 100, který je nanesen v množství od 100 do 400 g na litr objemu voštinového tělesa.
4. Způsob podle nároků 2 nebo 4, vyznačený tím, že vrstva adsorbéru uhlovodíků obsahuje ještě přídavné složky obvyklé pro katalyticky aktivní vrstvy z nosných oxidů obsahujících mřížkově stabilizovaný nebo čistý oxid hliníku přechodové řady, dopovaný nebo čistý oxid ceru a dopovaný nebo čistý oxid zirkonu a na nich nanesených katalyticky aktivních kovových složek, přičemž zeolitový adsorbér a nosné oxidy ve vrstvě jsou k sobě v hmotnostním poměru 4: 1 až 1 :2 a katalyticky aktivní kovové složky jsou jemně rozděleny na nosných oxidech s výjimkou zeolitového adsorbéru.
5. Způsob podle nároků 2 nebo 3, vyznačený tím, že monolitické nosné těleso pro adsorbér uhlovodíků vykazuje katalyticky aktivní vrstvu z nosných oxidů a na nich nanesených katalyticky aktivních kovových složek ze skupiny platinových kovů a na této vrstvě nanesenou ještě další vrstvu z adsorbéru uhlovodíků, přičemž pro obě vrstvy se použije množství od 50 do 200 g na litr objemu nosného tělesa.
-5CZ 288953 B6 i
6. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že monolitická nosná tělesa adsorbéru uhlovodíků a třícestného katalyzátoru jsou keramické monolity z cordieritu nebo mullitu.
7. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že monolitické nosné těleso adsorbéru 5 uhlovodíků je keramický monolit a nosné těleso třícestného katalyzátoru je ohřívatelný kovový monolit.
CZ19931517A 1992-08-10 1993-07-27 Způsob katalytického čiątění výfukových plynů z automobilů CZ288953B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4226394A DE4226394C2 (de) 1992-08-10 1992-08-10 Verfahren zur katalytischen Autoabgasreinigung mit verbessertem Kaltstartverhalten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ151793A3 CZ151793A3 (en) 1994-10-19
CZ288953B6 true CZ288953B6 (cs) 2001-10-17

Family

ID=6465212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19931517A CZ288953B6 (cs) 1992-08-10 1993-07-27 Způsob katalytického čiątění výfukových plynů z automobilů

Country Status (22)

Country Link
EP (1) EP0582971B1 (cs)
JP (1) JP3484205B2 (cs)
KR (1) KR100280284B1 (cs)
CN (1) CN1084611A (cs)
AR (1) AR247829A1 (cs)
AT (1) ATE160295T1 (cs)
AU (1) AU664911B2 (cs)
BR (1) BR9303319A (cs)
CA (1) CA2103647C (cs)
CZ (1) CZ288953B6 (cs)
DE (2) DE4226394C2 (cs)
DK (1) DK0582971T3 (cs)
ES (1) ES2109401T3 (cs)
FI (1) FI104750B (cs)
HU (1) HU212759B (cs)
MX (1) MX9304814A (cs)
NO (1) NO304584B1 (cs)
PL (1) PL177656B1 (cs)
TR (1) TR27986A (cs)
TW (1) TW322428B (cs)
UA (1) UA27233C2 (cs)
ZA (1) ZA935775B (cs)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4239875C2 (de) * 1992-11-27 1999-02-11 Degussa Abgasreinigungssystem zur Verminderung der Kohlenwasserstoff-Emissionen während des Kaltstarts von Verbrennungskraftmaschinen
JP3526084B2 (ja) * 1993-12-28 2004-05-10 日本碍子株式会社 排ガス浄化用吸着・触媒体、吸着体、排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法
JP3516718B2 (ja) * 1994-07-05 2004-04-05 日本碍子株式会社 排ガス浄化用触媒−吸着体及び排ガス浄化方法
US6667018B2 (en) 1994-07-05 2003-12-23 Ngk Insulators, Ltd. Catalyst-adsorbent for purification of exhaust gases and method for purification of exhaust gases
EP0716877A1 (en) * 1994-12-13 1996-06-19 Johnson Matthey Public Limited Company Catalytic purification of engine exhaust gas
DE19614540A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Degussa Dieselkatalysator
EP1342496B1 (de) * 1996-08-19 2007-05-23 Volkswagen AG Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einem NOx-Absorber
JP3417309B2 (ja) * 1997-10-28 2003-06-16 トヨタ自動車株式会社 炭化水素吸着材
DE19814132A1 (de) 1998-03-30 1999-10-14 Emitec Emissionstechnologie Wabenkörper mit Adsorbermaterial, insbesondere für eine Kohlenwasserstoff-Falle
WO1999056859A1 (en) * 1998-05-07 1999-11-11 Engelhard Corporation Catalyzed hydrocarbon trap and method using the same
JP3772583B2 (ja) * 1998-06-01 2006-05-10 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
GB0003405D0 (en) 2000-02-15 2000-04-05 Johnson Matthey Plc Improvements in emissions control
JP4642978B2 (ja) 2000-08-08 2011-03-02 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
US7084086B2 (en) 2002-02-01 2006-08-01 Cataler Corporation Catalyst for purifying exhaust gases
EP1332788B1 (en) 2002-02-01 2014-09-24 Cataler Corporation Catalyst for purifying exhaust gases
DE102009007765A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer einen SCR-Katalysator umfassenden Abgasreinigungsanlage
DE102009007764A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsanlage
DE102009060290A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Abgasreinigung bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung unter Verwendung von Adsorbern mit Partikelabscheidefunktion
DE102013210270A1 (de) 2013-06-03 2014-12-04 Umicore Ag & Co. Kg Dreiwegkatalysator
US9446395B2 (en) * 2014-02-19 2016-09-20 Ford Global Technologies, Llc Low temperature catalyst/hydrocarbon trap
DE102014204682A1 (de) 2014-03-13 2015-10-01 Umicore Ag & Co. Kg Katalysatorsystem zur Reduzierung von Schadgasen aus Benzinverbrennungsmotoren
CN114308033A (zh) 2015-06-29 2022-04-12 康宁股份有限公司 减少排放物的多孔陶瓷体
RO134399B1 (ro) 2019-01-30 2024-04-30 Mihai Suta Procedeu de aditivare a aerului de ardere sau amestecului de aer-combustibil la motoarele cu aprindere prin scânteie, compoziţie şi dispozitiv pentru aplicarea procedeului

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0615016B2 (ja) * 1988-09-09 1994-03-02 トヨタ自動車株式会社 自動車排気ガス浄化装置
JPH03141816A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置
JPH0724575Y2 (ja) * 1989-12-12 1995-06-05 ニチアス株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE4003939A1 (de) * 1990-02-09 1991-08-14 Degussa Katalysator fuer die reinigung der abgase von brennkraftmaschinen
DE4008789C2 (de) * 1990-03-19 1993-12-16 Schatz Oskar Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Abgase von Verbrennungsmotoren
US5125231A (en) * 1990-06-08 1992-06-30 Corning Incorporated Dual converter engine exhaust system for reducing hydrocarbon emissions
US5051244A (en) * 1990-07-20 1991-09-24 Uop Use of a molecular sieve bed to minimize emissions during cold start of internal combustion engines
US5078979A (en) * 1990-07-20 1992-01-07 Uop Molecular sieve bed/catalyst to treat automotive exhaust

Also Published As

Publication number Publication date
EP0582971A1 (de) 1994-02-16
PL177656B1 (pl) 1999-12-31
PL300013A1 (en) 1994-02-21
DE4226394C2 (de) 1999-01-21
CA2103647C (en) 1999-03-23
ZA935775B (en) 1994-03-08
DK0582971T3 (da) 1998-03-30
ES2109401T3 (es) 1998-01-16
DE59307696D1 (de) 1998-01-02
BR9303319A (pt) 1994-03-08
JP3484205B2 (ja) 2004-01-06
AR247829A1 (es) 1995-04-28
KR100280284B1 (ko) 2001-02-01
TR27986A (tr) 1995-11-07
DE4226394A1 (de) 1994-02-17
CA2103647A1 (en) 1994-02-11
HUT67715A (en) 1995-04-28
TW322428B (cs) 1997-12-11
ATE160295T1 (de) 1997-12-15
HU212759B (en) 1996-11-28
FI933511A0 (fi) 1993-08-09
UA27233C2 (uk) 2000-08-15
HU9302303D0 (en) 1993-10-28
JPH06154538A (ja) 1994-06-03
EP0582971B1 (de) 1997-11-19
CN1084611A (zh) 1994-03-30
NO304584B1 (no) 1999-01-18
AU4453793A (en) 1994-02-17
NO932831L (no) 1994-02-11
NO932831D0 (no) 1993-08-09
CZ151793A3 (en) 1994-10-19
KR940003601A (ko) 1994-03-12
AU664911B2 (en) 1995-12-07
MX9304814A (es) 1994-05-31
FI933511A (fi) 1994-02-11
FI104750B (fi) 2000-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ288953B6 (cs) Způsob katalytického čiątění výfukových plynů z automobilů
US5051244A (en) Use of a molecular sieve bed to minimize emissions during cold start of internal combustion engines
US5260035A (en) Apparatus and method for modifying gaseous mixtures
JP3311051B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び装置
US5142864A (en) Process for treating an engine exhaust stream employing a catalyst, an adsorbent bed and a turbocharger
CA1205980A (en) Method for control of aldehyde and unburned fuel emissions from alcohol-fueled vehicles
KR20160040221A (ko) 구역화 디젤 산화 촉매
JPH0763048A (ja) 排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法
JPH06198136A (ja) 排気ガスの転化方法および装置
AU666235B2 (en) Exhaust gas purification system for reducing hydrocarbon emissions during the cold start of combustion engines
EP0716877A1 (en) Catalytic purification of engine exhaust gas
JPH06170145A (ja) 多数の吸着剤を用いて気体混合物から炭化水素を除去するシステムおよび方法
JP3854134B2 (ja) 内燃機関用排気ガス浄化装置
EP0592713A1 (en) Engine exhaust system with reduced hydrocarbon emissions
WO2015066312A1 (en) Three-way catalyst comprising a silver-containing extruded zeolite substrate and its use in exhaust systems
JP3282344B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JP3842862B2 (ja) 排ガス浄化システム
JP2003201832A (ja) 排ガス浄化触媒システム
JP3830566B2 (ja) 排ガス浄化システム
JPH06200744A (ja) 排気ガス転化システムおよび方法
PL203221B1 (pl) Pochłaniacz o strukturze komórkowej z substancją adsorbującą, stosowany zwłaszcza jako adsorber węglowodorów
JP3695394B2 (ja) 排気ガス浄化装置および製造方法
JP3567507B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化用触媒
JP3414808B2 (ja) 排気ガス中の炭化水素吸着剤
JP2003135970A (ja) 排気ガス浄化用触媒

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20020727