Катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК ПАТЕНТУ г 111 463252(32) Приори (33) Япония ГОбударственнык комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийоткрыт а опубликования описания 15.05.75 72) Авторы изобрстсцця ранцыи Сакаи и Хирото Сакния) Ицост Есихиро Куниясу, Тосию(Яп Инострац Мицуи Майнииг энд(71) Заявитель ая фирь Смелти ния)(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ГАЗ СОДЕРЖАЩЕГО ОКИСЪ УГЛЕРОДАИзобретение относится к катализаторам, используемым для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, например выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.Известен катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, на основе окислов марганца и окислов свинца илц окислов висмута.Однако такой катализатор, сформованный в виде таблеток или гранул или нанесенный на огнеупорную подложку, недостаточно эффективен, так как быстро истирается в процессе эксгглуатации, что приводит к повышению сопротивления потоку газов, сокращению срока службы катализатора и возникновению опасности выброса катализатора вместе с отработанными газами в атмосферу.С целью увеличения эффективности очистки газа, уменьшения сопротивления потоку газа и повышения механической прочности катализатора последний выполняют в виде прессованных элементов со сквозными отверстиями и рифленой поверхностью, имеющих форму тороида, пластины или сектора.Перед прессованием к катализаторной массе обычно добавляют определенное количество окислов щелочноземельных элементов, таких,как магний, кальций или барий, окислов редкоземельных элементов, например окислов иттрпя, лацтаца, церия цли цеодцма, окислов алюминия, кремния и висмута и окислов псрс кодных металлов, таких, как медь, железо,кобальт, никель.Элементы катализатора готовят методом горячего прессования катализаторной массы при 200 в 7 С, предпочтительно при 300 - 10 500 С в случае приготовления катализатора,состоягцего из окислов марганца и окислов свинца, и при 300 в 6 С в случае приготовления катализатора, состоящего из окислов марганца и окислов висмута.15 Давление прессования 1 - 10 т/см-, предпочтительно 3 - 5 т/см-.При более низких температуре и давлениипрочность прессованного катализатора сии;кается. При увеличении температуры и дав ления сверх указанного предела возможно изменение свойств окислов марганца или повреждение матрицы, используемоц для прессования, соответственно.Весовое процентное соотношение между 25 окислами марганца и окислами свинца в катализаторе составляет 75: 25 - 25: 75, предпочтительно 60: 40 - 40: 60, а между окислами марганца и окислами висмута - 95; 5 -- 50: 50, предпочтительно 90: 10 - 70: 30. В катализаторную массу обычно вводят 5 в 10, предпочтительно 7 - 8 вес, 4 окислов щелочпоземельных и редкоземельных элементов, окислов алюминия, кремния и переходных металлов. В катализаторпую массу, состоящую из окислов марганца и окислов свинца, добавляют 5 - 40, предпочтитсльц 5 - 30 вес,окислов висмута или переходных металлов. В катализаторную массу, состоящую из окислов марганца и окислов висмута, чаще всего добавляют 5 - 60, предпочтительно 10 30 всс, д, указанных добавок.Для увеличения механической прочности элементов катализатора в катализаторпую массу можно вводить хорошо прессующисся порошки металлов, таких, как медь, железо, никель, олово, алюминий или их сплавы.количество элементов катализатора, устанавливаемых в автомобиле, зависит от объема выделяющихся выхлопных газов, формы элементов и размеров контейнера, в который их помещают. Для увеличения площади контакта с отработанными газами поверхность элемента катализатора делают рифленой, а в самом элементе выполняют необходимое число отверстий.Отдельные элементы катализатора собирают в блоки, которые помещают в контейнер, подбирая форму отдельных элементов и блоков таким образом, чтобы обеспечить оптимальное заполнение контейнера,Поскольку блок из элементов катализатора плотно прилегает к степкам контейнера и катализатор в процессе работы не измельчается, свободных боковых проходов для газов даже в условиях вибрации во время движения автомобиля не образуется.Элементы катализатора могут производиться в массовом масштабе, лсгко собираются и эксплуатируются.На фиг. 1 изображен элемент катализатора, вид сверху; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1. Элемент 1 катализатора имеет рифления 2 и отверстия 3. П р и м е р 1. На шаровой мельнице в течение 24 час сухим способом смешивают 7 кг электролитической двуокиси марганца (МпО,) и 3 кг свин 1 ового сурика (Рз,О) с размером частиц менее 200 мсш, полученную смесь вводят в гнездо матрицы, нагретой до 400 С, нагревают до 400 С, прсссуют 5 мин при давлении 4 т/см и получают элементы катализатора (см. фпг. 1), сопротивление которых сжатию составляет 200 - 300 кг/см (в 2 - 3 раза выше сопротивления сжатию ооычных таблеток катализатора).Из элементов катализатора собирают блок в количестве - 3 кг, помещают в контейнер и пропускают через него отработанные газы с температурой -600 С, выделяющиеся при рабстс двигателя, установленного на автомобилс Керол 360, В течение 400 час работы двигателя концентрация окиси углерода и угле 2 О 2, 30 35 40 4 г 50 55 60 водородов в очищенном газе нс превышала 14 и 100 ррт соответственно (степень превращения большс 90 цо), концентрация окислов азота в газах снижалась, форма элементов катализатора незначительно изменялась, к. и. д. двигателя не снижался.П р и м е р 2. Смесь 5 кг химически чистой двуокиси марганца (МпО,), 3 кг свинцового сурика (Р 1 дО;) с размером частиц менее 200 меш и 2 кг порошка электролитпчсской меди (Сп) с размером частиц 100 меш прессуют, как в примере 1, и получают элементы катализатора, сопротивление которых сжатию составляет 400 - 500 кг/см. В течение 300 час работы двигателя степень превращения окиси углерода и углеводородов составляла - 905,; концентрация окислов азота уменьшалась. П р и м е р 3. Тщательно смешивают 1,5 кг элсктролитической двуокиси марганца (МпО), 1,0 кг полуторной окиси марганца (МпОз) и 7 кг свинцового сурика (РЬ,О,) с размером частиц менее 200 меш и 3 кг порошка железа (Ге) с размером частиц 100 меш и, как в примере 1, изготовляют элементы катализатсра с рифленой поверхностью, сопротивление которых сжатию составляет 600 - 700 кг/см. Элементы катализатора собирают в блок и помещают в контейнер в количестве - 4 кг. При работе двигателя в течение - 400 час степень превращения окиси углерода и углеводородов составляла - 70.При работе двигателя на холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат 4,5 и 0,3 д, окиси углерода и 220 и 30 ррах углеводородов соответственно. После пропускания газов через контейнер с катализатором концентрация окиси углерода уменьшается до 1,2 и 0,05, а концентрация у;леводородов до 60 и 25 ррог в соответствующем режиме работы двигателя.П р и м е р 4. Из смеси 9,5 кг полуторной окиси марганца (МПОз), 500 г полуторнои окиси висмута (В 1;О,), 500 г извести и 500 г полуторной окиси лаптана (1.аО) с размером частиц меньше 200 меш изготовляют элементы катализатора аналогично примеру 3, собирают их в блоки и помещаю в цилиндрический контейнер в количестве 4 кг, В течение - 300 час рабо-.ы сгепснь превращения окиси углерода и углеьодородоз превышает 80/оПри работе двигателя па холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат 6 и 0,4/д окиси углерода и 230 и 90 ррт углеводородов соответствсн, После очистки содсржан окиси углерода и углеводородов в указанных режимах работы составлясг 1,2 и 0,05 "ь и 60 и 25 )рт соответственно.П р и м е р 5. Смешивают 5 кг электролитической двуокиси марганца (МпО,), 5 кг пятиокиси висмута (ВОБ), 300 г окиси магния (МдО), 300 г окиси железа (ГеОз) с размером частиц меньше 200 меш и 1 кг порошка железа (Гс) с размером частиц 100 мсш, изгоСеменов Редактор Т. Шаргано Подписное Тираж 782вета Министровкрытийб., д. 4/5 зд. кое 493арственного комитета С делам изобретений и о ква, Ж, Раушская н Заказ 1065 ИПИ Госуд по Мопография, пр. Сапунова,товляют элементы катализатора, как в примере 3, собирают их в блок и помещают в контейнер в количестве -4 кг. В течение 400 час работы степень превращения окиси углерода и углеводородов 80%,При работе двигателя на холостом ходу и езде со скоростью 60 км/час отработанные газы содержат 4,8 и 0,5% окиси углерода и 250 и 90 ррт углеводородов соответственно. После очистки концентрация окиси углерода составляет 0,9 и 0,1 %, а концентрация углеводородов 50 и 15 ррт для соответствующих режимов работы двигателя. Пред м ет изобретения Катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода, на основе окислов марганца и окислов свинца или окислов висмута, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности очистки газа, уменьшения сопротивления потоку газа и повышения механической прочности, катализатор выполнен в виде прессованных элементов со сквозными отверстиями и рифленой поверхностью, имеющих форму тороида, пластины или сектора.