PL177656B1 - Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno - Google Patents
Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimnoInfo
- Publication number
- PL177656B1 PL177656B1 PL93300013A PL30001393A PL177656B1 PL 177656 B1 PL177656 B1 PL 177656B1 PL 93300013 A PL93300013 A PL 93300013A PL 30001393 A PL30001393 A PL 30001393A PL 177656 B1 PL177656 B1 PL 177656B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- adsorber
- catalyst
- hydrocarbon
- heat capacity
- specific heat
- Prior art date
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
1. Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym za- trzymywaniem weglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, w którym strumien spalin prowadzi sie przez katalizator trój drozny, przed którym umieszcza sie adsorber weglowodorów, których pojemnosc cieplna wlasciwa jest odniesiona do objetosci, zna- mienny tym, ze stosuje sie katalizator trój drozny o pojemnosci cieplnej wlasciwej majacej wartosc pomiedzy 0,29 J/Kcm3 i 0,57 J/Kcm3 i adsorber weglowodorów o po- jemnosci cieplnej wlasciwej zwiekszonej w stosunku do pojemnosci cieplnej wlasciwej katalizatora ze wspólczynnikiem 1,1 do 3,0. PL PL PL PL PL PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych, z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, z zastosowaniem znanego katalizatora trój drożnego, oraz umieszczonego przed nim, w strumieniu spalin, adsorbera węglowodorów, który po rozruchu na zimno, adsorbuje zawarte w spalinach węglowodory tak długo aż trójdrożny katalizator osiągnie w pełni swoją temperaturę roboczą i pełną wydajność i który to adsorber dopiero po nagrzaniu się desorbuje węglowodory ponownie do spalin tak, że desorbowane węglowodory mogą być przemieniane w nieszko177 656 dliwe składniki, przez uaktywniony już katalizator trójdrożny. Określenie katalizator trójdrożny oznacza katalizator, który w warunkach stechiometrycznych odprowadzania spalin pozwala na jednoczesne usunięcie ze spalin szkodliwych substancji; węglowodorów, tlenku węgla i tlenku azotu (przez chemiczną reakcję do dwutlenku węgla, tlenku azotu i wody).
Przyszłościowe wartości graniczne dla emisji szkodliwych substancji przez pojazdy samochodowe, ustalone zostały w przepisach TLEV/1994 i LEV/1987 (LEV = Low Emission Vehicle). Ustalają one znacznie zaostrzone wartości graniczne, zwłaszcza dla węglowodorów. Dzisiejsze katalizatory spalin, w nagrzanym stanie roboczym, osiągnęły wysoki stopień przemiany szkodliwych substancji tak, że dotrzymanie przyszłych wartości granicznych możliwe jest tylko przez poprawienie przemiany szkodliwych substancji podczas fazy rozruchu na zimno. Stwierdzono, że podczas fazy rozruchu na zimno, w ustalonych przepisami cyklach testujących (np. US FTP75) emitowana jest wielka część ogólnie uwalnianych substancji szkodliwych, gdyż katalizatory nie osiągają jeszcze temperatury roboczej 300 do 400°C, koniecznej do przemiany węglowodorów.
Dla zmniejszenia emisji szkodliwych substancji podczas fazy rozruchu na zimno, proponowane już były układy do oczyszczania spalin składające się z adsorbera węglowodorów i dołączonego do niego katalizatora. Adsorber węglowodorów ma tu za zadanie adsorbowanie węglowodorów zawartych w spalinach, przy stosunkowo niskich temperaturach panujących podczas fazy rozruchu na zimno. Dopiero po silniejszym nagrzaniu się adsorbera, węglowodory są ponownie desorbowane i wraz z gorętszymi już teraz spalinami, przechodzą do katalizatora znajdującego się już prawie w swej temperaturze roboczej i przemieniane są tu skutecznie w nieszkodliwą wodę i dwutlenek węgla. Istotnym wymogiem dla adsorbera jest, ażeby przede wszystkim adsorbował węglowodory, a nie parę wodną istniejącą również w spalinach w znacznych ilościach.
Wadliwa w opisanym rozwiązaniu jest desorpcja węglowodorów występująca już przy temperaturach bliskich 250°C tak, że optymalna przemiana w dołączonym katalizatorze jeszcze nie może zachodzić. Poza tym istnieje niebezpieczeństwo termicznego zniszczenia adsorbera, gdyż musi on być umieszczony w układzie odprowadzającym spaliny, blisko silnika i dlatego przy stałej eksploatacji poddany jest obciążeniom temperaturowym dochodzącym do 1000°C. Dla usunięcia tej wady przedstawiono w literaturze patentowej dużą liczbę proporcji, np. w niemieckim opisie zgłoszeniowym DE 40 08 789, w europejskim zgłoszeniu patentowym EP 0 460 542, oraz w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 051 244. W opisach tych wychodzi się również z kombinacji adsorbera węglowodorów i katalizatora, proponuje się jednak dla usunięcia opisanych wad, kłopotliwe układy dla prowadzenia spalin.
W opisie Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 051 244 proponuje się włączenie przed właściwym katalizatorem, adsorbera zeolitowego, który w stanie zimnym adsorbuje szkodliwe substancje ze spalin, zwłaszcza węglowodory, a ze wzrastającym nagrzaniem całego układu spalinowego, ponownie je oddaje. Dla ochrony adsorbera przed zniszczeniem przez przegrzanie przy pracy ciągłej silnika, przewidziany jest dołączony przewód prowadzący bezpośrednio z silnika do katalizatora.
Podczas pierwszych 200 do 300 sekund po uruchomieniu spaliny prowadzone są całkowicie przez adsorber i katalizator. W tej fazie pracy węglowodory pochłaniane są przez adsorber. Adsorber i katalizator nagrzewają się coraz bardziej od gorących spalin. Adsorber zostaje zwarty, gdy wskutek wzrostu temperatury desorpcja zaczyna przewyższać adsorpcję. Spaliny płyną teraz bezpośrednio przez katalizator. Po osiągnięciu temperatury roboczej część gorących spalin prowadzona jest przez adsorber aż do całkowitej desorpcji szkodliwych substancji, które teraz mogą być poddane przemianie z dobrą sprawnością. Po dokonaniu desorpcji adsorber zostaje ponownie zwarty, w celu ochrony przed zniszczeniem przez termiczne przeciążenie.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 051 244 jako adsorber proponuje się zeolit typu Y o stosunku atomowym Si/Al wynoszącym co najmniej 2,4. Adsorber zeolitowy może zawierać rozdrobnione miałko katalityczne aktywne metale, takie jak platyna, pallad, rod, ruten i ich mieszanki.
177 656
Z opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 078 979 znany jest system oczyszczania spalin samochodowych składający się z adsorbera i przyłączonego do niego katalizatora. Do adsorbera stosuje się selektywne materiały adsorbcyjne, które adsorbują węglowodory korzystnie przed wodą. Dzięki temu adsorber może być mniejszy niż przy zastosowaniu nieselektywnych materiałów adsorbcyjnych. Skutkiem tego przyłączany katalizator ogrzewa się szybciej. W tym opisie patentowym brak jest jakiejkolwiek wskazówki, że właściwa kombinacja adsorbera i katalizatora ma jakiekolwiek znaczenie. Uzyskuje się jedynie informację, że objętość adsorbera powinna być zminimalizowana przy uwzględnieniu minimalnej pojemności adsorpcji dla węglowodorów. Opis ten nie zawiera żadnej informacji, że celowe jest, aby pojemności cieplne właściwe odniesione były do objętości adsorbera i katalizatora i dobrane w odpowiedni sposób.
Rozwiązanie znane ze stanu techniki są technicznie bardzo kłopotliwe, drogie i łatwo ulegające uszkodzeniom.
Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu za pomocą którego usunięte zostaną wady rozwiązań znanych ze stanu techniki, przy jednoczesnym bardzo dobrym stopniu usuwania węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno.
Zadanie to zostało rozwiązane według wynalazku, za pomocą sposobu katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, w którym strumień spalin prowadzi się przez katalizator trójdrożny, przed którym umieszcza się adsorber węglowodorów, których pojemność cieplna właściwa jest odniesiona do objętości i który charakteryzuje się tym, że stosuje się katalizator trójdrożny o pojemności cieplnej właściwej, mającej wartość pomiędzy 0,29 J/Kcm3 i 0,57 J/Kcm3 i adsorber węglowodorów o pojemności cieplnej właściwej zwiększonej w stosunku do pojemności cieplnej właściwej katalizatora ze współczynnikiem 1,1 do 3,0.
W sposobie według wynalazku jako adsorber węglowodorów i katalizator trójdrożny, stosuje się monolityczne korpusy nośne o strukturze plastra miodu, przy czym na korpusy te nanosi się uwarstwienie adsorbujące węglowodory, względnie uwarstwienie katalitycznie aktywne.
Na korpus o strukturze plastra miodu nanosi się stabilny temperaturowo dealuminiowy zeolit Y o stosunku Si/Al większym niż 50, korzystnie większym niż 100, w ilości 100 do 400 g na litr jego objętości, dla utworzenia adsorbera węglowodorów.
Jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber, do uwarstwienia którego wprowadza się dodatkowo składniki warstwy katalitycznie aktywnej składającej się z wielkopowierzchniowych tlenków nośnych i naniesionych na nie katalitycznie aktywnych składników metalowych z grupy platynowców.
Szczególnie korzystnie jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber z dwoma leżącymi na sobie uwarstwieniami, przy czym pierwsze uwarstwienie stanowiące uwarstwienie katalitycznie aktywne tworzy się z wielkocząsteczkowych tlenków nośnych i naniesionych na nie katalitycznie aktywnych składników metalowych z grupy platynowców, a drugie uwarstwienie tworzy się ze stabilnego temperaturowo dealuminiowego zeolitu Y o stosunku Si/Al większym niż 50, korzystnie większym niż 100, przy czym dla utworzenia obu warstw stosuje się tworzący je materiał w ilości 50 do 200 g na litr objętości korpusu nośnego.
W sposobie według wynalazku jako adsorber węglowodorów i katalizator trójdrożny stosuje się adsorber i katalizator, których monolityczne korpusu nośne są monolitami ceramicznymi z kordierytu lub mullitu.
Korzystnie jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber, którego monolityczny korpus nośny stanowi monolit ceramiczny, zaś jako katalizator trójdrożny stosuje się katalizator, którego korpus nośny stanowi nagrzewany monolit metalowy.
Dzięki sposobowi według wynalazku uzyskuje się nowe i nieoczywiste efekty w postaci, maksymalnie efektywnej przemiany węglowodorów w nieszkodliwe składniki podczas fazy rozruchu na zimno, dzięki zminimalizowaniu procesu desorpcji węglowodorów następującego przed pełnym uaktywnieniem katalizatora.
Pod pojęciem pojemności cieplnej właściwej, w ramach niniejszego wynalazku rozumie się nie ciepło właściwe materiałów, lecz pojemność cieplną korpusu adsorbera względnie ka177 656 talizatora w odniesieniu do jednostki objętości. Adsorbery lub katalizatory mogą występować w postaci luźnego materiałU nasypowego składającego się z granulatów, materiałów tworzonych przez wytłaczanie lub w postaci grudek, a także w postaci monolitycznych korpusów piankowych lub o strukturze kulowej. Przy obliczaniu pojemności cieplnej właściwej, w rozumieniu tego wynalazku, pojemność cieplna takich materiałów nasypowych lub korpusów monolitycznych odnoszona jest do objętości geometrycznej tych materiałów nasypowych i korpusów, łącznie ze wszystkimi pustymi przestrzeniami i porami. W przypadku tej pojemności cieplnej właściwej chodzi więc nie o wielkość materiałową w znaczeniu fizycznym. Jest ona zależna od makroskopowego kształtu oraz mikroskopowej budowy adsorbera lub katalizatora. Możliwości wpływania na pojemność cieplną właściwą istnieją dla fachowca przez wybór materiału na adsorber i katalizator, oraz jego przetwarzanie i geometryczne kształtowanie, stwarzając mu szerokie możliwości w kształtowaniu wynalazku.
Przykładowo wymienione tu będą wartości ciepła właściwego niektórych materiałów, które brane są pod uwagę jako materiały wyjściowe przy wykonywaniu korpusów nośnych i warstw dla adsorberów i katalizatorów.
Tabela 1
Materiał | Gęstość g-Cm‘3 | Ciepło właściwe J-g-K- |
alfa-tlenek glinowy | 3,97 | 1,088 |
mullit | 2,80 | 1,046 |
tlenek cyrkonu, stabil. | 5,70 | 0,400 |
stal szlachetna, wysokostop. (20 Cr; 7Ni) | 7,86 | 0,544 |
Jak widać z powyższej tabeli 1 wartości ciepła właściwego odpowiednich materiałów pokrywają zakres od 0,400 do 1,088 J.gAK'1. Przy uwzględnieniu gęstości zastosowanych materiałów, przez sam dobór materiałów istnieje dla fachowca możliwość doboru pojemności cieplnej właściwej w granicach 1:2. Dochodzą do tego dalsze możliwości rozszerzenia tego zakresu przez odpowiednie ukształtowanie geometryczne (różne grubości ścian) oraz wprowadzenie porowatości.
Wraz ze wzrastającą pojemnością cieplną właściwą adsorbera węglowodorów, w porównaniu do dołączonego katalizatora trójdrożnego, opóźnia się nagrzewanie adsorbera w stosunku do nagrzewania się katalizatora. Wskutek tego adsorber pozostaje dłużej zdolny do adsorpcji i oddaje z opóźnieniem zaadsorbowane węglowodory. Jeżeli stosunek pojemności cieplnej właściwej adsorbera węglowodorów, do takiejż pojemności katalizator trójdrożnego, dobrany jest w zakresie 1,1 do 3,0:1, korzystnie 1,5 do 3,0:1, to opóźnione nagrzewanie się adsorbera prowadzi do tego, że desorpcja węglowodorów następuje dopiero wtedy, gdy dołączony katalizator uzyskał prawie pełną skuteczność przy przemianie węglowodorów. Gdy adsorber węglowodorów posiada przykładowo pojemność cieplną właściwą dwukrotnie większą niż dołączony katalizator, to przy założeniu takiego samego dopływu energii, adsorber nagrzewa się o połowę wolnej niż katalizator.
Emisję węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, można zmniejszyć jeszcze bardziej, gdy sam adsorber posiada właściwości katalityczne. Można to osiągnąć, jeżeli uwarstwienie adsorbera węglowodorów zawiera dodatkowo składniki zwykłej warstwy katalitycznie aktywnej. Tego rodzaju katalitycznie aktywne warstwy zawierają zwykle wielkopowierzchniowe tlenki nośnikowe, jak stabilizowany sieciowo lub czysty tlenek glinowy szeregu przejściowego, dotowany lub czysty tlenek ceru i dotowany lub czysty tlenek cyrkonu. Na tych tlenkach nośnikowych osadzone są katalitycznie aktywne składniki metalowe z grupy platynowców. Stosunek wagowy w uwarstwieniu pomiędzy adsorberem zeolitowym i tlenkami nośnikowymi powinien wynosić 4:1 do 1:2. Przy tym katalitycznie aktywne składniki z grupy platynowców powinny być bardzo drobno rozdzielone we wszystkich tlenkowych
177 656 składnikach uwarstwienia z wyjątkiem adsorbera zeolitycznego. Jako platynowce nadają się szczególnie platyna, pallad i rod.
Tego rodzaju warstwy można otrzymać wtedy, gdy najpierw wytworzy się zawiesinę powłokową z zeolitów, tlenku glinowego, tlenku ceru i tlenku cyrkonu, a do niej doda się katalitycznie aktywne składniki metalowe w formie ich postaci przejściowych, na przykład azotanów lub chlorków. Te postacie przejściowe nie osadzają się jak wiadomo na tlenku glinowym, tlenku ceru i tlenku cyrkonu, jednak osadzają się na zeolitach. Tą zawiesiną powłokową uwarstwiony zostaje, znanym sposobem, nośnik monolityczny, a następnie wysuszony, kalcynowany i ewentualnie aktywowany w strumieniu gazu zawierającego wodór, przy temperaturze około 600°C.
Jeszcze lepsze oddzielenie składników z metalu szlachetnego od zeolitów uzyskuje się, gdy mieszaninę z tlenku glinowego, tlenku ceru i tlenku cyrkonu najpierw, w oddzielnej operacji impregnacji pokrywa się wstępnie szlachetnymi metalami, a ostateczną zawiesinę powłokową z zeolitów i innych składników tlenkowych wytwarza się dopiero po ustaleniu metali szlachetnych na tych składnikach za pomocą kalcynowania.
Jako korpusy nośne dla adsorberów węglowodorów i katalizatorów trój drożnych, stosowane są monolity ceramiczne z ceramiki kordierytowej lub z mullitu, przy czym innymi dogodnymi materiałami na korpusy nośne są cyrkon-mullit, alfa-tlenek glinowy, sylimanit, krzemiany magnezu, petalit, spodumen, krzemiany glinowe lub też stal szlachetna.
Poniższa tabela 2 podaje dane niektórych znajdujących się w handlu monolitów ceramicznych. Chodzi tu o korpusy o strukturze plastra miodu o średnicy 93 mm i długości 152,4 mm, o różnych grubościach ścian i odstępie komórek wynoszącym około 1,28 mm.
Tabela 2
Monolit | Grubość ścianki mm | Ciepło właściwe J-g-'κ-' | Ciężar g | Poj. Cieplna JK |
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 |
Dalsze postacie wykonania sposobu według wynalazku uzyskuje się, gdy korpus nośny dla adsorbera węglowodorów jest monolitem ceramicznym, a korpus nośny dla katalizatora jest nagrzewanym monolitem metalowym. Pojemności cieplne adsorbera węglowodorów i katalizatora trójdrożnego mają się jak 1,10-3,0:1. Emisje węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, można w ten sposób zmniejszyć jeszcze bardziej, gdyż opóźniona desorpcja węglowodorów połączona jest z przyspieszonym nagrzewaniem katalizatora.
Wynalazek zostanie wyjaśniony bliżej na podstawie kilku przykładów wykonania.
Przykład 1. Porównano ze sobą właściwości adsorpcyjne i desorpcyjne warstwy adsorbera na różnych ceramicznych korpusach o strukturze plastra miodu z ceramiki kordierytowej. Materiał uwarstwiający adsorbera składał się z dealuminiowanego zeolitu Y o stosunku Si/Al powyżej 100. Ten materiał nanoszony był na korpusy o strukturze plastra miodu zawsze w ilości 100 g/l. Adsorbery miały gęstość komórek wynoszącą 68 komórek/cm2, średnicę 2,5 mm i długość 152,4 mm. Zastosowane zostały trzy różne ceramiczne korpusy o strukturze plastra miodu (A, C, G zgodnie z powyższą tabelą) o stosunku mas wynoszącym 1:1, 34:1, 98 i odpowiadającym tym stosunkom ich pojemności cieplnych właściwych.
177 656
Testowanie nastąpiło w gazie wzorcowym, przy następujących warunkach:
- mieszanka gazowa przed adsorberem 200 ppm toluenu reszta N2
- temperatura nagrzewanie mieszanki gazowej od 50 do 200°C z 10 K/min
- prędkość gazów 1550 N1/godz.
- wielkości mierzone temperaturze przed i za adsorberem stężenie toluenu za adsorberem Poniższa tabela 3 przedstawia istotne wyniki. Zawiera ona uwolnione z każdego adsorbera ilości toluenu przy podanych temperaturach, podane w procentach, odniesione do ilości toluenu desorbowanego przez najlżejszy adsorber przy tych temperaturach.
Tabela 3
Monolit | Temperatury adsorberów | |||
120°C | 150°C | 180°C | 200°C | |
A | 100% | 100% | 100% | 100% |
C | 53% | 95% | 100% | 100% |
G | 53% | 83% | 91% | 92% |
Podczas testowania, do temperatury 120°C, za monolitami C i G stwierdzono tylko 53% ilości toluenu, który uwolniony został z monolitu A aż do tej temperatury. To opóźnione uwolnienie, w połączeniu z dołączonym katalizatorem o mniejszej właściwej pojemności cieplnej, prowadzi do znacznie lepszej przemiany węglowodorów w fazie rozruchu na zimno.
Przykład 2 Podczas drugiej próby mierzono zachowanie się monolitów C i G pod względem nagrzewania. W tym celu przepływało przez nie gorące powietrze o temperaturze 400°C w warunkach typowych dla przepływu w katalizatorach spalin samochodowych. Wzrost temperatury w czasie, na czołowej powierzchni wyjściowej monolitu mierzony był termoelementem.
Poniższa tabela 4 przedstawia wyniki pomiarów. W tabeli tej czas konieczny dla osiągnięcia określonej temperatury, podany jest w sekundach. Wolniejsze nagrzewanie się cięższego monolitu G jest wyraźnie widoczne i prowadzi do wystarczającego opóźnienia jego przebiegu desorpcji w kombinacji z dołączonym katalizatorem na monolicie ceramicznym typu A.
Tabela 4
Monolit | Temperatura za adsorberem | |||
100°C | 150°C | 200°C | 250°C | |
C | 18 sek | 25 sek | 32 sek | 40 sek |
G | 25 sek | 34 sek | 42 sek | 55 sek |
177 656
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno, w którym strumień spalin prowadzi się przez katalizator trójdrożny, przed którym umieszcza się adsorber węglowodorów, których pojemność cieplna właściwa jest odniesiona do objętości, znamienny tym, że stosuje się katalizator trójdrożny o pojemności cieplnej właściwej mającej wartość pomiędzy 0,29 J/Kcm3 i 0,57 J/Kcm3 i adsorber węglowodorów o pojemności cieplnej właściwej zwiększonej w stosunku do pojemności cieplnej właściwej katalizatora ze współczynnikiem 1,1 do 3,0.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako adsorber węglowodorów i katalizator trójdrożny stosuje się monolityczne korpusy nośne o strukturze plastra miodu, przy czym na korpusy te nanosi się uwarstwienie adsorbujące węglowodory, względnie uwarstwienie katalitycznie aktywne.
- 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że na korpus o strukturze plastra miodu nanosi się stabilny temperaturowo dealuminiowy zeolit Y o stosunku Si/Al większym niż 50, korzystnie większym niż 100, w ilości 100 do 400 g na litr jego objętości, dla utworzenia adsorbera węglowodorów.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber, do uwarstwienia którego wprowadza się dodatkowo składniki warstwy katalitycznie aktywnej składającej się z wielkopowierzchniowych tlenków nośnych i naniesionych na nie katalitycznie aktywnych składników metalowych z grupy platynowców.
- 5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber z dwoma leżącymi na sobie uwarstwieniami, przy czym pierwsze uwarstwienie stanowiące uwarstwienie katalitycznie aktywne tworzy się z wielkocząsteczkowych tlenków nośnych i naniesionych na nie katalitycznie aktywnych składników metalowych z grupy platynowców, a drugie uwarstwienie tworzy się ze stabilnego temperaturowo dealuminiowego zeolitu Y o stosunku Si/Al większym niż 50, korzystnie większym niż 100, przy czym dla utworzenia obu warstw stosuje się tworzący je materiał w ilości 50 do 200 g na litr objętości korpusu nośnego.
- 6. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że jako adsorber węglowodorów i katalizator trójdrożny stosuje się adsorber i katalizator, których monolityczne korpusy nośne stanowią monolity ceramiczne z kordierytu lub mullitu.
- 7. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że jako adsorber węglowodorów stosuje się adsorber, którego monolityczny korpus nośny stanowi monolit ceramiczny, zaś jako katalityczny trójdrożny stosuje się katalizator, którego korpus nośny stanowi nagrzewany monolit metalowy.
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 |
---|---|
PL300013A1 PL300013A1 (en) | 1994-02-21 |
PL177656B1 true PL177656B1 (pl) | 1999-12-31 |
Family
ID=6465212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL93300013A PL177656B1 (pl) | 1992-08-10 | 1993-08-09 | Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno |
Country Status (22)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0582971B1 (pl) |
JP (1) | JP3484205B2 (pl) |
KR (1) | KR100280284B1 (pl) |
CN (1) | CN1084611A (pl) |
AR (1) | AR247829A1 (pl) |
AT (1) | ATE160295T1 (pl) |
AU (1) | AU664911B2 (pl) |
BR (1) | BR9303319A (pl) |
CA (1) | CA2103647C (pl) |
CZ (1) | CZ288953B6 (pl) |
DE (2) | DE4226394C2 (pl) |
DK (1) | DK0582971T3 (pl) |
ES (1) | ES2109401T3 (pl) |
FI (1) | FI104750B (pl) |
HU (1) | HU212759B (pl) |
MX (1) | MX9304814A (pl) |
NO (1) | NO304584B1 (pl) |
PL (1) | PL177656B1 (pl) |
TR (1) | TR27986A (pl) |
TW (1) | TW322428B (pl) |
UA (1) | UA27233C2 (pl) |
ZA (1) | ZA935775B (pl) |
Families Citing this family (23)
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 |
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 |
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 |
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 |
EP2322267B1 (en) * | 2002-02-01 | 2017-08-23 | Cataler Corporation | Catalyst for purifying exhaust gases |
US7084086B2 (en) | 2002-02-01 | 2006-08-01 | 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 |
PL3313570T3 (pl) | 2015-06-29 | 2021-12-27 | Corning Incorporated | Porowaty ceramiczny korpus do zmniejszania emisji |
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)
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 |
US5078979A (en) * | 1990-07-20 | 1992-01-07 | Uop | Molecular sieve bed/catalyst to treat automotive exhaust |
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 |
-
1992
- 1992-08-10 DE DE4226394A patent/DE4226394C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-07-03 TW TW082105307A patent/TW322428B/zh active
- 1993-07-27 CZ CZ19931517A patent/CZ288953B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-08-02 TR TR00674/93A patent/TR27986A/xx unknown
- 1993-08-05 AT AT93112553T patent/ATE160295T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-08-05 DK DK93112553.8T patent/DK0582971T3/da active
- 1993-08-05 ES ES93112553T patent/ES2109401T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-05 DE DE59307696T patent/DE59307696D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-05 EP EP93112553A patent/EP0582971B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-06 UA UA93002235A patent/UA27233C2/uk unknown
- 1993-08-09 KR KR1019930015388A patent/KR100280284B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1993-08-09 HU HU9302303A patent/HU212759B/hu not_active IP Right Cessation
- 1993-08-09 MX MX9304814A patent/MX9304814A/es not_active IP Right Cessation
- 1993-08-09 NO NO932831A patent/NO304584B1/no not_active IP Right Cessation
- 1993-08-09 BR BR9303319A patent/BR9303319A/pt not_active IP Right Cessation
- 1993-08-09 ZA ZA935775A patent/ZA935775B/xx unknown
- 1993-08-09 CA CA002103647A patent/CA2103647C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-09 CN CN93116238A patent/CN1084611A/zh active Pending
- 1993-08-09 FI FI933511A patent/FI104750B/fi active
- 1993-08-09 AU AU44537/93A patent/AU664911B2/en not_active Ceased
- 1993-08-09 JP JP19722093A patent/JP3484205B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-09 PL PL93300013A patent/PL177656B1/pl unknown
- 1993-08-10 AR AR93325657A patent/AR247829A1/es active
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
PL177656B1 (pl) | Sposób katalitycznego oczyszczania spalin samochodowych z ulepszonym zatrzymywaniem węglowodorów podczas fazy rozruchu na zimno | |
US5260035A (en) | Apparatus and method for modifying gaseous mixtures | |
JP3311051B2 (ja) | 排気ガス浄化方法及び装置 | |
US5492679A (en) | Zeolite/catalyst wall-flow monolith adsorber | |
AU666235B2 (en) | Exhaust gas purification system for reducing hydrocarbon emissions during the cold start of combustion engines | |
JPH07232084A (ja) | 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 | |
JP2003200049A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
EP0716877A1 (en) | Catalytic purification of engine exhaust gas | |
KR100731257B1 (ko) | 배기가스 정화용 촉매 및 배기가스 정화방법 | |
EP3062926A1 (en) | Three-way catalyst comprising a silver-containing extruded zeolite substrate and its use in exhaust systems | |
JPH11179158A (ja) | 小細孔多孔体を含む自動車排ガス浄化用の吸着材及び吸着体、これを用いた排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法 | |
JP3282344B2 (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
EP0867218B1 (en) | Engine with system for exhaust gas purification | |
JP2003201832A (ja) | 排ガス浄化触媒システム | |
JP3830566B2 (ja) | 排ガス浄化システム | |
JP3956466B2 (ja) | 排気ガス浄化システム | |
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 | |
JP2003135970A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
JP3567507B2 (ja) | 内燃機関の排気ガス浄化用触媒 | |
JPH1142417A (ja) | 排ガス浄化システム | |
JP3757440B2 (ja) | エンジンの排気ガス浄化装置 | |
JP2003200063A (ja) | 排気ガス浄化触媒、その製造方法及び排気ガス浄化システム | |
WO2024134939A1 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JPH0985078A (ja) | エンジンの排気ガス浄化装置 |