RU2679238C1 - Method for capturing exhaust gases - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular to transportation systems with engines/motors operating on various fuels (for example, gasoline, fuel oil, etc.), the quality of work and the environmental safety of which is checked/diagnosed on stands in laboratories, at service stations, in hangars, etc. Proposed method of capturing exhaust gases is carried out by connecting the exhaust pipe of the vehicle with the hose/pipe and immersion into the water tank located under the roof/canopy. Next, the flow of exhaust gas is carried out and the water surface is covered with a layer of oil. At the same time, there are catalysts in water, which neutralize as much as possible all water-insoluble carcinogenic constituents of gases.EFFECT: claimed method allows to increase the degree of capturing the exhaust gases.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится ко многим транспортным средствам (легковым и грузовым автомобилям, тракторам, дизельным установкам локомотивов и др.). Разработанный способ улавливает выходящие канцерогенные газы и практически полностью защищает окружающую среду (воздух) от загрязнения, спасая природу и защищая все живое, включая людей. Применимо к двигателям, работающим на бензине, дизельном или ином топливе, выхлопные газы которых выбрасываются в воздух при неподвижности транспортного средства, проходящего обкатку на стенде, в лаборатории, в гараже и т.д., при диагностике привода, при настройке режима работы мотора, в процессе профилактики его или ремонта.The invention relates to many vehicles (cars and trucks, tractors, diesel locomotive installations, etc.). The developed method captures the escaping carcinogenic gases and almost completely protects the environment (air) from pollution, saving nature and protecting all life, including people. Applicable to engines running on gasoline, diesel or other fuels, the exhaust gases of which are emitted into the air when the vehicle is being run-in at the stand, in the laboratory, in the garage, etc., during drive diagnostics, when setting the engine operating mode, in the process of preventing it or repairing it.

Известно большое количество патентов, связанных с проблемой защиты среды обитания от газов, идущих из труб, в том числе и из промышленных предприятий, котельных и лабораторий. В основу положены установки различных фильтров (механических, электрических, электромагнитных и других), которые малоэффективны, не обеспечивая практически полную и длительную очистку газов от всех химических элементов или их композиций. Например, это отражено в следующих патентах.A large number of patents are known related to the problem of protecting the environment from gases coming from pipes, including from industrial enterprises, boiler houses and laboratories. The basis is the installation of various filters (mechanical, electrical, electromagnetic and others), which are ineffective, not providing almost complete and long-term gas cleaning from all chemical elements or their compositions. For example, this is reflected in the following patents.

Фильтрующий нетканый материал (патент RU 2166016), который служит для изготовления фильтрующих элементов газоулавливающих установок. Технический результат - повышение защитных свойств материала по кислым газам. Эффект - не универсальный, так как химический состав выбрасываемых элементов в атмосферу крайне различен. Аналогичные недостатки есть по патентам (RU 2161217) с таким же названием и классом D04H13; по патенту (RU 2205256) - Нетканый материал. Кроме того, такие материалы недолговечны и быстро загрязняются выбросами.Filtering non-woven material (patent RU 2166016), which is used for the manufacture of filtering elements of gas collecting units. The technical result is an increase in the protective properties of the material for acid gases. The effect is not universal, since the chemical composition of the emitted elements into the atmosphere is extremely different. There are similar disadvantages in patents (RU 2161217) with the same name and class D04H13; according to the patent (RU 2205256) - Non-woven material. In addition, such materials are short-lived and quickly polluted by emissions.

Установка очистки воздуха «ПЛАЗКАТ-аэро» выполняет газоочистку и дезодорацию воздуха помещений. В основе плазмокаталитической технологии лежат два способа разложения газообразных загрязняющих веществ до элементарных соединений: плазмохимический и каталитический. В результате их комплексного воздействия, органические вещества, состоящие из набора атомов кислорода, водорода и углерода, превращаются в полностью безвредные соединения - углекислый газ и воду, которые выделяются в газообразной форме.The PLAZKAT-aero air purification unit performs gas purification and deodorization of indoor air. Plasma-catalytic technology is based on two methods of decomposition of gaseous pollutants into elementary compounds: plasma-chemical and catalytic. As a result of their complex effect, organic substances consisting of a set of atoms of oxygen, hydrogen and carbon are converted into completely harmless compounds - carbon dioxide and water, which are released in gaseous form.

Применяют также метод абсорбции, заключающийся в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (называемых абсорбентом) с образованием раствора. Поглощаемую жидкость (абсорбент) выбирают из условия растворимости в ней поглощаемого газа, температуры и парциального давления газа над жидкостью.The absorption method is also used, which consists in dividing the gas-air mixture into its constituent parts by absorbing one or more gas components of this mixture with an absorber (called an absorbent) to form a solution. The absorbed liquid (absorbent) is selected from the condition of solubility of the absorbed gas in it, the temperature and the partial pressure of the gas above the liquid.

Методы абсорбции и хемосорбции, применяемые для очистки промышленных выбросов, называются мокрыми методами. Преимущество абсорбционных методов заключается в возможности очистки большого количества газов и осуществления непрерывных технологических процессов. Основной недостаток мокрых методов состоит в том, что перед очисткой и после ее осуществления сильно понижается температура газов, что приводит в конечном итоге к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере.The absorption and chemisorption methods used to clean industrial emissions are called wet methods. The advantage of absorption methods is the ability to clean large quantities of gases and the implementation of continuous technological processes. The main disadvantage of wet methods is that before cleaning and after its implementation, the temperature of the gases greatly decreases, which ultimately leads to a decrease in the efficiency of dispersion of residual gases in the atmosphere.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической пористостью селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В качестве адсорбентов применяются также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако они не могут использоваться для очистки очень влажных газов.The adsorption method is based on the physical properties of some solids with ultramicroscopic porosity to selectively extract and concentrate individual components from the gas mixture on its surface. Simple and complex oxides (activated alumina, silica gel, activated alumina, synthetic zeolites or molecular sieves), which have a higher selectivity than activated carbons, are also used as adsorbents. However, they cannot be used to clean very humid gases.

Некоторые адсорбенты иногда пропитываются соответствующими реактивами, повышающими эффективность адсорбции. Каталитический способ превращает токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами.Some adsorbents are sometimes impregnated with appropriate reagents that increase the efficiency of adsorption. The catalytic method converts toxic components of industrial emissions into environmentally friendly or less harmful substances by introducing additional substances called catalysts into the system.

Перечисленные методы очистки не являются комплексно универсальными, так как не могут одновременно при разных объемах выбросов газов, при различных температурах и химических и пылевидных составах полностью очищать газы, препятствуя появлению озонных дыр, парниковых эффектов и пр. Аналогично это подтверждается патентами США №4933159, 1990; №5096681, 1992; №5085844, 1992; №4971608, 1990 и России №2170134, 2000; №2170133, 2000.The listed cleaning methods are not comprehensively universal, since they cannot simultaneously completely purify gases at different volumes of gas emissions, at different temperatures and chemical and dust compositions, preventing the appearance of ozone holes, greenhouse effects, etc. Similarly, this is confirmed by US patents No. 4933159, 1990 ; No. 5096681, 1992; No. 5085844, 1992; No. 4971608, 1990 and Russia No. 2170134, 2000; No. 2170133, 2000.

Основные загрязняющие вещества: оксид углерода (создает парниковый эффект на планете); сернистый ангидрид (результат - образуется вредный аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде); сероводород, сероуглерод и оксиды азота - вредны для человека и природы; соединения фтора (как и хлора) - токсичны. Результаты воздействий этих веществ и газов: появляются озоновые дыры, усиливается парниковый эффект, кислотные дожди, ядовитый смог поражают нервную систему, легкие и иные органы человека, гибнет или идет мутация флоры и фауны и пр. Вредными газами являются: оксид углерода СО, углеводороды СН, различные оксиды азота NO_x и др. Многокомпонентные автомобильные смеси - это смесь, состоящая из оксида углерода [СО] + диоксида углерода [СО₂] + пропана [С₃Н₈] + кислорода [О₂] + азота [N₂]; многокомпонентные серосодержащие смеси - это различные сероводороды, сероуглероды, оксиды серы в гелии или азоте.The main pollutants: carbon monoxide (creates a greenhouse effect on the planet); sulfur dioxide (the result is a harmful aerosol or a solution of sulfuric acid in rainwater); hydrogen sulfide, carbon disulfide and nitrogen oxides - harmful to humans and nature; fluorine compounds (like chlorine) are toxic. The effects of these substances and gases: ozone holes appear, the greenhouse effect intensifies, acid rains, poisonous smog affect the nervous system, lungs and other organs of the person, mutations in the flora and fauna, etc. The harmful gases are: carbon monoxide CO, hydrocarbons CH , various nitrogen oxides NO _x , etc. Multicomponent automobile mixtures are a mixture consisting of carbon monoxide [CO] + carbon dioxide [CO ₂ ] + propane [C ₃ H ₈ ] + oxygen [O ₂ ] + nitrogen [N ₂ ] ; multicomponent sulfur-containing mixtures are various hydrogen sulfides, carbon disulfides, sulfur oxides in helium or nitrogen.

Патент RU №159648 от 25.06.2015 - Мультиблочное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя - Авторы: Туркин А.В. и др.Patent RU No. 159648 dated 06/25/2015 - Multiblock device for purification of exhaust gases of a marine engine - Authors: Turkin A.V. and etc.

Устройство содержит газовые, озоновые и промывочные коллекторы, а перфорированные корзины заполнены гранулами пемзы.The device contains gas, ozone and flushing collectors, and perforated baskets are filled with pumice granules.

Патент RU №2536749 от 15.04.2013 - Комплексное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя - Авторы: Туркин А.В. и др. Есть фильтрующие вставки, перфорированные стенки, секции с распределителями промывочной воды.Patent RU No. 2536749 dated 04/15/2013 - Integrated device for cleaning the exhaust gases of a marine engine - Authors: Turkin A.V. and others. There are filter inserts, perforated walls, sections with rinse water distributors.

В качестве прототипа используем способ комплексной очистки воздушного бассейна от производственных выбросов из труб промышленных предприятий (патент №2604816 РФ от 22 ноября 2016 г.). Суть реализации состоит в том, что любые газы от любого источника их появления направляются в водный резервуар/бассейн, не попадая в окружающую среду. Однако те химические элементы или компоненты, которые не вступают в реакцию с водой или не образуют плавающие или тонущие соединения могут попадать в атмосферу, что является недостатком известного способа.As a prototype, we use the method of complex cleaning of the air basin from industrial emissions from pipes of industrial enterprises (patent No. 2604816 of the Russian Federation of November 22, 2016). The essence of the implementation is that any gases from any source of their appearance are sent to the water tank / pool without entering the environment. However, those chemical elements or components that do not react with water or do not form floating or sinking compounds can enter the atmosphere, which is a disadvantage of the known method.

Техническая цель настоящей разработки - создание наиболее эффективного способа улавливания выхлопных газов автомобилей и иной на разном топливе работающей техники с двигателем/мотором.The technical goal of this development is to create the most effective method for capturing the exhaust gases of cars and other vehicles with different engines using an engine / motor.

Технический результат достигается путем направления газов через шланг/трубу в резервуар с водой с предварительным закрытием водной поверхности, например масляной пленкой или иным составом вещества, препятствующим без очистки газа выходить ему в атмосферу, а в самой воде присутствуют ингредиенты/катализаторы, обезвреживающие опасные химические компоненты или превращающие их в нелетучие вещества, то есть возможно совместное использование, например, масляной пленки и ингредиентов/катализаторов в резервуаре с водой.The technical result is achieved by directing gases through a hose / pipe to a water tank with preliminary closure of the water surface, for example with an oil film or other composition of a substance that prevents it from entering the atmosphere without purification of the gas, and the water itself contains ingredients / catalysts that neutralize hazardous chemical components or turning them into non-volatile substances, that is, it is possible to share, for example, an oil film and ingredients / catalysts in a water tank.

Суть изобретения поясняется схемой на рис. 1, где в стилизованном виде представлена общая компоновка разработанного способа. В частности, обозначено: 1 - автомобиль; 2 - труба выхлопная; 3 - шланг (или труба) для отвода выхлопных газов в резервуар 5 с водой под общей крышей/ навесом 4; 6 - техническая вода с масляной пленкой или иным составом на ее поверхности (или любое покрытие, препятствующее выходу вредных газов в воздух без их очистки/нейтрализации).The essence of the invention is illustrated by the diagram in Fig. 1, where in a stylized form presents the General layout of the developed method. In particular, it is indicated: 1 - car; 2 - exhaust pipe; 3 - a hose (or pipe) for exhaust gases into the tank 5 with water under a common roof / canopy 4; 6 - industrial water with an oil film or other composition on its surface (or any coating that prevents the release of harmful gases into the air without purification / neutralization).

В статике на станции технического обслуживания или в лаборатории выхлопную трубу транспортного средства (например, трактора, тягача и пр.) плотно соединяют со шлангом (или трубой), причем конец опускается в резервуар с водой (ближе ко дну). Поверхность воды должна быть покрыта слоем, например машинного масла или иным составом (например, древесными опилками, углем и пр.), которые препятствуют вылету в воздух канцерогенных веществ, находящихся в выхлопном газе и полностью обеззараживают и задерживают вредные компоненты за счет происходящих химических реакций, что усиливается ингредиентами/катализаторами, размещенными в воде с учетом химического состава выхлопных газов.In statics at a service station or in a laboratory, the exhaust pipe of a vehicle (for example, a tractor, tractor, etc.) is tightly connected to a hose (or pipe), the end being lowered into a water tank (closer to the bottom). The surface of the water must be covered with a layer, for example engine oil, or another composition (for example, wood chips, coal, etc.) that prevent the carcinogens in the exhaust gas from flying out into the air and completely disinfect and retain harmful components due to chemical reactions that occur, which is enhanced by ingredients / catalysts placed in water, taking into account the chemical composition of the exhaust gases.

Работа способа очистки газов. На водную поверхность в резервуаре наливают/наносят слой масла или иного вещества, которые не позволят канцерогенным газам свободно попадать в воздух. Для усиления эффекта очистки газов в воду добавляют те составы, которые быстро вступают в химические реакции, приводящие к всплытию получающихся образований или к их оставлению в воде, вплоть до опускания на дно резервуара. Далее на выхлопную трубу надевают шланг/трубу 3, а конец опускают в воду почти до дна резервуара 5. Добавление в воду ингредиентов/катализаторов, которые будут сразу входить в химические реакции с газами, делают тогда, когда такие газы не могут быть полностью задержаны водой. Далее включается двигатель транспортного средства до момента окончания процедуры его регулирования или диагностирования. Прогретые газами испарения, попадая на внутреннюю поверхность холодной крыши/навеса, конденсируются и каплями падают обратно в воду резервуара. После обслуживания двигателя он выключается, а шланг/труба 3 отсоединяется от выхлопной трубы 2. Очистку резервуара 5 делают с учетом его загрязнения и потере свойств ингредиента/катализатора.The work of the method of gas purification. A layer of oil or other substance is poured / applied to the water surface in the tank, which will not allow carcinogenic gases to freely enter the air. To enhance the effect of gas purification in water, those compositions are added that quickly enter into chemical reactions leading to the emergence of the resulting formations or to their stay in water, up to lowering to the bottom of the tank. Next, put the hose / pipe 3 on the exhaust pipe, and lower the end into water almost to the bottom of the tank 5. Adding ingredients / catalysts to the water, which will immediately enter into chemical reactions with gases, is done when such gases cannot be completely trapped by water . Next, the vehicle engine is turned on until the end of its regulation or diagnosis procedure. Evaporated by gases, falling on the inner surface of the cold roof / canopy, condense and drop back into the tank water. After servicing the engine, it turns off, and the hose / pipe 3 is disconnected from the exhaust pipe 2. Cleaning the tank 5 is done taking into account its pollution and loss of properties of the ingredient / catalyst.

Проведенные в лаборатории опыты полностью подтвердили правомочность использования данного способа очистки газов для практического внедрения.The experiments conducted in the laboratory fully confirmed the legitimacy of using this method of gas purification for practical implementation.

Claims (1)

Способ улавливания выхлопных газов, согласно которому выхлопную трубу транспортного средства соединяют со шлангом/трубой и опускают в резервуар с водой, расположенный под крышей/навесом, и осуществляют подачу выхлопного газа, отличающийся тем, что водную поверхность покрывают слоем масла, при этом в воде присутствуют катализаторы, которые максимально нейтрализуют все нерастворимые в воде канцерогенные составляющие газов.A method for capturing exhaust gases, according to which the exhaust pipe of the vehicle is connected to a hose / pipe and lowered into a water tank located under the roof / canopy, and the exhaust gas is supplied, characterized in that the water surface is covered with a layer of oil, while in the water there are catalysts that neutralize as much as possible all water-insoluble carcinogenic constituents of gases.

Images