Каталізатор для нейтралізації забруднених газів, переважно вихлопних газів, двигунів внутрішнього згоряння

Каталізатор для нейтралізації забруднених газів, переважно вихлопних газів, двигунів внутрішнього згоряння, що містить активну масу, яка нанесена на підкладку з пористого матеріалу, який відрізняється тим, що підкладка з пористого матеріалу виконана з запеченої водяної суспензії керамічного матеріалу і лінгосульфонату натрію при наступному співвідношенні компонентів, ваг. керамічний матеріал лінгосульфонат натрію 10-30, де керамічний матеріал містить, ваг. %: алюмофосфат 18-20 бентонітова глина 8-12 оксид титану 1,5-3,5 оксид хрому 1,0-2,0 глинозем решта, а активна маса містить оксид молібдену (МогОз), оксид вольфраму (WO2), оксид марганцю (МпОг), оксид алюмінію (АІгОз) і принаймні одну сполуку паладію (Pd) при наступному співвідношенні компонентів, % маси: оксид молібдену (МогОз) 27-33 оксид марганцю (Мп2) 28-30 сполука паладію, у перерахуванні на металевий Pd 0,5-1,5 оксид алюмінію (нанопорошок АІ2Оз) 0,01-20,0 оксид вольфраму (WO3) решта. 70-90 ео Корисна модель стосується каталізаторів для очищення газів від шкідливих домішок, переважно, для очищення вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння від оксидів азоту й оксиду вуглецю. У багатьох країнах установлені жорсткі норми вмісту шкідливих речовин у вихлопних газах двигунів внутрішнього згоряння, що привело до необхідності оснащення каталізаторами всіх автомобілів із двигунами внутрішнього згоряння. Найбільш розповсюдженими є каталізатори, у яких використовують один або декілька металів платинової групи, зокрема Pt, Pd і Rh з носієм з оксидів типу як АІ2О3, СеОг, ZrO2 або їх сумішей. Основою для каталізатора звичайно служить стільникова конструкція з кордієриту, яка отримана шляхом екструзії, або металева стільникова конструкція. Відомий каталізатор на основі нікельхромового пористого матеріалу, що містить 35мас.% хрому [див. Анциферов В.Н., Калашникова М.Ю., Макаров A.M., Порозова С.Е., Філімонова І.В. Блочные катализаторы дожигания углеводо родов и монооксида углерода на основе высокопористых ячеистых катализаторов. Журн. прикладной химии. 1997. Т.70. вип.1. С.111-114]. Даний каталізатор виявляє активність у реакції кисневої конверсії метану і у процесі очищення газів, що відходять, від монооксиду вуглецю, однак дані про його активність у процесі комплексного очищення газових викидів від NOx і CO відсутні. Відомий каталізатор для очищення газу від оксидів азоту й оксиду вуглецю (II) [патент РФ 2162011, МПК7 B01J23/72, від 2001.01.20], що містить підкладку на основі хромонікелевого пористого матеріалу з пористістю 32-37%, який виготовлено методом прокатки порошку нержавіючої сталі марки Х18Н15-2, на яку нанесена активна маса, що містить АІ, Ni, Си при наступному співвідношенні компонентів, вага. %: алюміній 10,0 мідь 0,5-1,5 нікель 0,5-1,5 хромонікелевий пористий матеріал інше. Хромонікелевий пористий матеріал являє со ST 10120 бою пластину товщиною 0,14-0,20мм, що має попористого матеріалу і виконана з запеченої водяристість 32-37%, яка виготовлена методом прокатної суспензії керамічного матеріалу і лінгосульфоки порошку нержавіючої сталі марки Х18Н15-2. нату натрію при наступному співвідношенні компоТакий каталізатор має низьку пористість, створює нентів, ваг. %: значний опір потоку вихлопних газів і призводить керамічний матеріал 70-90 до втрати потужності двигуна. лінгосульфонат натрію 10-30, З заявки РФ №2003104602, МПК7 B01J23/89, де керамічний матеріал містить, ваг. % від 27.08.2004 відомий каталізатор для очищення алюмофосфат 18-20 вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння, бентонітова глина 8-12 що містить розташований у металевому корпусі оксид титану 1,5-3,5 блоковий, пористий носій з каталітично активним оксиде хрому 1,0-2,0 шаром, що нанесений на нього. Каталітично актиглинозем решта, вний шар складається з платини і/або паладію, а активна маса містить оксид молібдена принаймні одного з оксидів основних металів, що (МогОз), оксид вольфраму (WO3), оксид марганцю вибрані із групи, яка містить лужні, лужноземельні (МпОг), оксид алюмінію (АІ2Оз) і, принаймні, одну і рідкісноземельні метали, принаймні одного з оксполуку паладію (Pd) при наступному співвідносидів перехідних металів, що вибрані із групи, яка шенні компонентів, % маси: містить залізо, нікель, кобальт, марганець, складні оксид молібдена (МО2О3) 27-33 кислотостійкі оксидні сполуки основних і перехідоксид марганцю (Мп2) 28-30 них металів. Принаймні, один з основних металів, сполука паладію, у перерахуванні що вибраний із групи, яка містить лужні, лужнозена металевий (Pd) 0,5-1,5 мельні і рідкісноземельні метали, свинець, вісмут, оксид алюмінію (нанопорошок цирконій, а, принаймні, один з перехідних металів, АІ2Оз) 0,01-20,0 що вибраний із групи, яка містить залізо, нікель, оксид вольфраму (\Л/Оз) решта кобальт, марганець, ванадій, ніобій, молібден, Приклад вольфрам. Каталітично активний шар каталізатора Попередньо підготували суху суміш шляхом містить платину і паладій у кількості 0,2-2г/дм3 механічного змішування 40г алюмофосфату, 20г блоку. бентонітової глини, 4г оксиду титану, 4г оксиду хрому і 132г глинозему, яку протягом 180хв. переБлоковий носій, який виконаний з пористого мелювали у млині до одержання дисперсності кислотостійкого керамічного матеріалу на основі D 5 O=2-5MKM. Перемелену суху суміш просіяли крізь оксидів алюмінію, бору, фосфору, кремнію, а катасито 80 меш і просіяну суху суміш у кількості 220г літично активні складні оксидні сполуки вводять до помістили до лопатевої мішалки, яка власно вигонього під час формування блоку. товлена, куди додали 40мл 30% водного розчину В окремому випадку реалізації блоковий порилінгосульфонату натрію. Перемішування здійснюстий носій цього каталізатора виконаний з керамівали протягом 60хв. до одержання однорідної сучного матеріалу у вигляді фільтра з каталітично спензії в'язкістю ~10-15Па-с. активним шаром. При цьому каталітично активний шар наносять на блоковий пористий носій шляхом В отриману суспензію занурили заготовку з пірозпилення просочувального розчину, що містить нополіуретану у вигляді циліндра діаметром розчинні комплекси металів, у потоці гарячих газів, 100мм, висотою 50мм і вагою 15г. Заготовку в заякі проходять крізь блок, з одночасним сушінням і нуреному стані кілька разів здавили і відпустили наступною термообробкою блоку. до повного заповнення її пір суспензією. Після Основним недоліком цього відомого каталізацього заготовку витяти із суспензії і віджали так, тора є те, що пористий носій виготовлений з матещо на стінках її пір залишилося 100г суспензії, у ріалу, що містить сполуки бору і не має власної результаті чого вага просоченої суспензією загокаталітичної активності в цільовому процесі очитовки склала 115г. Заготовку, що підготована тащення газів. Сполуки бору в цьому носії погіршуким чином, помістили у піч власного виготовлення ють технологічні властивості основи, сприяючи з повітряною атмосферою, у якій почали піднімати "відходу" активних компонентів покриття всередитемпературу зі швидкістю 180°С у час до досягну основи і оголенню матеріла носія, що не має нення температури 1350°С. При температурі власної каталітичної активності. У результаті ре1350°С заготовку витримали протягом 60хв., після сурс каталізатора виявляється низьким через чого її витяти на повітря і залишили до повного швидке вичерпання його каталітичного потенціалу. остигання. Крім того, сполуки бору є токсичними, що створює Після остигання заготовка мала вигляд майже проблеми як у процесі виробництва, так і при утиправильного циліндра діаметром ~95мм з середлізації відпрацьованих каталізаторів. ньою висотою ~47мм і вагою ~80г. Крім того, у складі зазначеного каталізатора Остиглу заготовку випробували на газопрониприсутня платина, що різко підвищує вартість гокність і механічну міцність. тового виробу й ускладнює процес утилізації відІспит на газопроникність працьованих каталізаторів через необхідність реЗдійснювали відповідно до вимог ГОСТ 11573генерації дорогих компонентів. 98 (ICO 8841-91): Задачею даної корисної моделі є створення Проникність по газу при каталізатора, який не буде мати вказаних недоліР=5880Па-500-10" 5 м 3 /с ків прототипу, що описаний вище. Випробування на механічну міцність Поставлена задача вирішується тим, що актиГраницю міцності на вигин визначали за ГОСТ вна маса у каталізаторі нанесена на підкладку з 473.8-81 10120 Границю міцності на стиск визначали за ГОСТ 473.6-81 а-50-60МПа Випробування на термічну стійкість Випробування на термостійкість здійснювали за ГОСТ 473.5-81 Середній руйнівний перепад температур (повітря-вода) °С - 200-300 Кількість циклів нагрів-охолодження -110. З результатів іспитів видно, що пориста кераміка за корисною моделлю значно перевершує відому за своїми міцнісними характеристиками і не поступає останній за газопроникністю, що робить її придатною для виготовлення каталітичних конверторів для нейтралізації відпрацьованих газів дви Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко гунів внутрішнього згоряння з тривалим терміном служби. Іспити таких каталітичних конверторів показали, що термін їх служби зрівнюється з терміном служби значно більш дорогих і менш ефективних стільникових каталітичних конверторів або перевершує його. Матеріал пористого блокув запропонованому каталізаторі має власну каталітичну активність, незалежно від наявності на його поверхні спеціального каталітичного шару. Це забезпечує додатковий ефект за рахунок залучення в цільовий процес навіть тих ділянок поверхні активного носія, на яких основне каталітичне покриття було загублено, наприклад, унаслідок впливу термоударів, вібрації та інших несприятливих умов експлуатації. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. К и ї в - 4 2 , 01601