Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей

Представлены результаты исследований синтеза керамических блочных носителей сотовой структуры из кордиерита и разработки на их основе катализаторов очистки газовых выбросов дизельных двигателей. Установлено, что за счет модифицирования вторичного носителя γ-Al2O3 оксидами редкоземельных металлов (Ce...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2003
Hauptverfasser:	Соловьев, С.А., Бейман, А., Павликов, В.Н., Гармаш, Е.П., Курилец, Я.П., Шамрай, А.А., Плескач, И.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України 2003
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4029
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей / С.А. Соловьев, А. Бейман, В.Н. Павликов, Е.П. Гармаш, Я.П. Курилец, А.А. Шамрай, И.В. Плескач // Катализ и нефтехимия. — 2003. — № 11. — С. 63-67. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-4029
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-40292009-07-15T12:00:20Z Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей Соловьев, С.А. Бейман, А. Павликов, В.Н. Гармаш, Е.П. Курилец, Я.П. Шамрай, А.А. Плескач, И.В. Представлены результаты исследований синтеза керамических блочных носителей сотовой структуры из кордиерита и разработки на их основе катализаторов очистки газовых выбросов дизельных двигателей. Установлено, что за счет модифицирования вторичного носителя γ-Al2O3 оксидами редкоземельных металлов (CeO2, La2O3, Nb2O3) можно значительно повысить термическую устойчивость покрытия на основе оксида алюминия. Эти соединения также способствуют расширению ”окна бифункциональности” платино-палладий-рутениевых катализаторов. Разработанные катализаторы обеспечивают очистку газовых выбросов от монооксида углерода на 94–98 %, от углеводородов – на 95–99 %, от оксидов азота даже в присутствии избыточных концентраций кислорода – на 76–99 %. Наведено результати досліджень синтезу керамічних блочних носіїв сотової структури із кордієриту і розробки на їх основі каталізаторів очистки газових викидів дизельних двигунів. Встановлено, що за рахунок модифікування вторинного носія γ-Al2O3 оксидами рідкісноземельних металів (CeO2, La2O3, Nb2O3) можна істотно підвищити термічну стійкість покриття на основі оксиду алюмінію. Ці сполуки також сприяють розширенню ”вікна біфункціональності” платино-паладій-рутенієвих каталізаторів. Розроблені каталізатори забезпечують очистку газових викидів від монооксиду вуглецю на 94–98 %, від вуглеводнів – на 95–99 %, від оксидів азоту навіть за наявності надлишкових концентрацій кисню –на 76–99 %. The results of investigations on synthesis of ceramic monolytic carriers with cellular structure from cordierite and development on their basis of catalysts for diesel gaseous exhausts clearing are given. It has been ascertained that due to the modifying of γ-Al2O3 as a secondary carrier by oxides of rare-earth metals (CeO2, La2O3, Nb2O3) it is possible to increase essentially thermal stability of an aluminum oxide coat. These compositions also promote expansion of ”bifunctionality window” of platinum-palladium-ruthenium catalysts. The results of bench tests have shown that the developed catalysts provide clearing gaseous exhausts from carbon monoxide up to 94–98 %, from hydrocarbons on 95–99 %, from nitrogen oxides up to 76–99 % even at the presence of oxygen excess concentrations. 2003 Article Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей / С.А. Соловьев, А. Бейман, В.Н. Павликов, Е.П. Гармаш, Я.П. Курилец, А.А. Шамрай, И.В. Плескач // Катализ и нефтехимия. — 2003. — № 11. — С. 63-67. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4029 628.512:629.113 ru Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Представлены результаты исследований синтеза керамических блочных носителей сотовой структуры из кордиерита и разработки на их основе катализаторов очистки газовых выбросов дизельных двигателей. Установлено, что за счет модифицирования вторичного носителя γ-Al2O3 оксидами редкоземельных металлов (CeO2, La2O3, Nb2O3) можно значительно повысить термическую устойчивость покрытия на основе оксида алюминия. Эти соединения также способствуют расширению ”окна бифункциональности” платино-палладий-рутениевых катализаторов. Разработанные катализаторы обеспечивают очистку газовых выбросов от монооксида углерода на 94–98 %, от углеводородов – на 95–99 %, от оксидов азота даже в присутствии избыточных концентраций кислорода – на 76–99 %.
format	Article
author	Соловьев, С.А. Бейман, А. Павликов, В.Н. Гармаш, Е.П. Курилец, Я.П. Шамрай, А.А. Плескач, И.В.
spellingShingle	Соловьев, С.А. Бейман, А. Павликов, В.Н. Гармаш, Е.П. Курилец, Я.П. Шамрай, А.А. Плескач, И.В. Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
author_facet	Соловьев, С.А. Бейман, А. Павликов, В.Н. Гармаш, Е.П. Курилец, Я.П. Шамрай, А.А. Плескач, И.В.
author_sort	Соловьев, С.А.
title	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
title_short	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
title_full	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
title_fullStr	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
title_full_unstemmed	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
title_sort	катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей
publisher	Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
publishDate	2003
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4029
citation_txt	Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей / С.А. Соловьев, А. Бейман, В.Н. Павликов, Е.П. Гармаш, Я.П. Курилец, А.А. Шамрай, И.В. Плескач // Катализ и нефтехимия. — 2003. — № 11. — С. 63-67. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT solovʹevsa katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT bejmana katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT pavlikovvn katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT garmašep katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT kurilecâp katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT šamrajaa katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej AT pleskačiv katalizatoryočistkigazovyhvybrosovdizelʹnyhdvigatelej
first_indexed	2025-07-02T07:11:05Z
last_indexed	2025-07-02T07:11:05Z
_version_	1836518228806860800
fulltext	Катализ и нефтехимия, 2003, №11 63 УДК 628.512:629.113 © 2003 Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей С.А. Соловьева, А. Бейманб, В.Н. Павликовв, Е.П. Гармашв, Я.П. Курилеца, А.А. Шамрайв, И.В. Плескачв аИнститут физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, Украина, 03039 Киев, просп. Науки, 31; факс: (044) 265-62-16; бПенсильванский государственный университет, США, 16802-2308, Пенсильвания, Университетский Парк, Академической городок, стр. 405; факс: 814-863-8892; вИнститут проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины, Украина, 03142 Киев, ул. Кржижановского, 3; факс: (044) 424-21-31 Представлены результаты исследований синтеза керамических блочных носителей сотовой структуры из кордиерита и разработки на их основе катализаторов очистки газовых выбросов дизельных двигате- лей. Установлено, что за счет модифицирования вторичного носителя γ-Al2O3 оксидами редкоземель- ных металлов (CeO2, La2O3, Nb2O3) можно значительно повысить термическую устойчивость покрытия на основе оксида алюминия. Эти соединения также способствуют расширению ”окна бифункциональ- ности” платино-палладий-рутениевых катализаторов. Разработанные катализаторы обеспечивают очи- стку газовых выбросов от монооксида углерода на 94–98 %, от углеводородов – на 95–99 %, от оксидов азота даже в присутствии избыточных концентраций кислорода – на 76–99 %. Введение жестких ограничений на содержание ток- сичных веществ в газовых выбросах автотранспортных средств в США (ULEV-стандарты) и государствах Ев- ропейского сообщества (EURO-III) обусловливает не- обходимость создания новых материалов и технологий очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания [1–3]. Особо актуальна проблема очистки газовых выбросов дизельных двигателей, в первую очередь от оксидов азота и частиц сажи, для которой в настоящее время еще не найдены оптимальные реше- ния. В отработанных газах содержится значительное ко- личество кислорода. Это создает благоприятные усло- вия для протекания реакций окисления монооксида углерода и углеводородов, однако снижает эффектив- ность катализаторов в процессе очистки отработанных газов от оксидов азота. Следует учитывать, что даль- нейшее совершенствование рабочего процесса в ди- зельных двигателях повлечет за собой уменьшение концентрации восстановителей в отработанных газах, а также снижение их температуры. Поэтому исследова- ния, направленные на создание каталитических компо- зиций, способных селективно восстанавливать оксиды азота в выхлопных газах в присутствии избыточной концентрации кислорода и характеризующейся высо- кой активностью, представляют не только теоретиче- ский, но и практический интерес. Наиболее эффективным для очистки газов от окси- дов азота в присутствии кислорода является метод, основанный на использовании аммиака в качестве вос- становителя (СКВ-процесс). Его достаточно часто применяют для очистки газовых выбросов стационар- ных дизельных двигателей, энергетических установок (тепловых электростанций и т. п.). Для обезвреживания газовых выбросов транспортных средств в настоящее время исследуется возможность использования аммиа- ка, получаемого из карбамида. Однако, по мнению специалистов [1, 4], такая технология вряд ли будет широко применяться на практике. В начале 1990-х годов были опубликованы работы, в которых показана возможность проведения процесса селективного восстановления оксидов азота углеводо- родами даже при большом избытке кислорода на ио- нообменных цеолитных катализаторах [5–10]. Рядом автомобилестроительных фирм запатентованы катали- тические системы, способные восстанавливать оксиды азота в окислительной атмосфере [11, 12]. Наиболее активными среди катализаторов этого типа являются медьзамещенные цеолиты, в присутст- вии которых высокая степень восстановления оксидов азота углеводородами (до 100 %) достигается при тем- пературе порядка 500 °C [5, 8, 9]. Реакция восстанов- ления оксидов азота на цеолитных катализаторах вы- сокоселективна. Необходимое для ее протекания коли- чество углеводородов лишь немного превышает сте- хиометрическое [6]. В качестве восстановителя наиболее часто исполь- зуют пропан или пропилен [5–7], хотя авторами рабо- ты [9] показано, что активность окисленных углеводо- родов (спиртов, альдегидов и др.) примерно такая же, как и пропилена. При использовании этилена реакция восстановления протекает при более низкой темпера- туре – 250–300 °C [8]. Результаты этих работ могут иметь прикладное значение для процессов очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), поскольку этилен содержится в выхлопных 64 Катализ и нефтехимия, 2003, №11 газах дизелей в количестве, необходимом для восста- новления оксидов азота. Отличительной особенностью ионообменных цеолитных катализаторов является их относительная дешевизна, так как они не содержат платиновых металлов. Однако следует учитывать, что в процессах глубокого окисления цеолитные катализа- торы по производительности значительно уступают таковым на основе платиновых металлов [13, 14]. По- этому для использования цеолитных катализаторов на практике потребуются нейтрализаторы значительных габаритных размеров. Анализ литературных данных показывает, что ка- тализаторы на основе платины способны обеспечивать конверсию оксидов азота в отработанных газах не бо- лее чем на 10–15 %, поскольку концентрация кислоро- да в них намного выше, нежели у восстановителей [1, 4]. За счет обеспечения поступления из камеры сгора- ния в нейтрализатор большего количества углеводоро- дов, что достигается соответствующей регулировкой двигателя, можно повысить степень очистки от окси- дов азота, но не более чем до 25–30 % [1]. В настоящей работе представлены результаты ис- следований, направленных на повышение эффектив- ности катализаторов на основе благородных металлов в процессе обезвреживания отработанных газов ди- зельных двигателей. В реакциях восстановления оксидов азота углево- дородами наиболее активными являются платиновые катализаторы, а монооксидом углерода – палладиевые [13, 15]. Поэтому следует ожидать, что наибольший эффект очистки отработанных газов дизельных двига- телей, содержащих CO и CmHn, может быть достигнут при использовании комбинированных платино- палладиевых катализаторов определенного состава. В нем должно учитываться реальное соотношение кон- центраций компонентов газовых выбросов с восстано- вительными (монооксид углерода, углеводороды) и окислительными (оксиды азота, кислород) свойствами. Увеличить скорость окислительно-восстановительных процессов с участием оксидов азота можно за счет промотирования платино-палладиевых катализаторов родием или рутением [13, 14], которые характеризуют- ся наибольшей активностью и селективностью среди металлов платиновой группы в отношении данных реакций. За счет введения добавок некоторых оксидов ред- коземельных элементов (ОРЗЭ) можно регулировать каталитические свойства металлов платиновой группы. Наиболее подробно исследовано влияние ОРЗЭ на свойства платины в катализаторах газоочистки [16, 17]. Установлено, что при введении в состав катализатора оксидов церия стабилизируется платина в окисленном состоянии в виде соединений типа PtOx.⋅MenOm. Дан- ный процесс приводит к увеличению как производи- тельности катализатора, так и термической устойчиво- сти активного компонента, что весьма существенно для катализаторов нейтрализации отработанных газов ДВС. В работах [18–20] отмечена повышенная актив- ность палладиевых катализаторов, содержащих окси- ды лантана и церия, в ряде окислительно- восстановительных реакций. Этот эффект обычно свя- зывают с увеличением емкости катализатора по кисло- роду (OSC) за счет протекания реакции между палла- дием и твердыми растворами ОРЗЭ, но детальный ме- ханизм этого явления не ясен. В некоторых случаях наблюдаемый эффект OSC был настолько значитель- ным, что представляется возможным использовать его для решения практических задач очистки газов от ок- сидов азота путем восстановления их углеводородами в избытке кислорода [18, 20]. Поэтому модифицирова- ние катализаторов на основе платиновых металлов ОРЗЭ может увеличить эффективность таких катали- тических композиций в реакциях восстановления ок- сидов азота при значительной концентрации кислоро- да. Обычно в каталитических нейтрализаторах дизель- ных двигателей рабочая температура относительно невысокая – до 400–500 °С. Но в условиях повышен- ных нагрузок, а также в режимах, которые характери- зуются увеличенным выбросом несгоревших компо- нентов моторного топлива, в нейтрализаторах возмож- но повышение температуры до 700–800 °С. В связи с этим при разработке каталитических нейтрализаторов отработанных газов автотранспортных средств одной из главных задач является обеспечение достаточной термической устойчивости пористой структуры по- верхности при повышенных нагрузках на катализатор. Наиболее перспективной основой катализаторов очистки отработанных газов ДВС являются керамиче- ские блочные матрицы сотовой структуры. В то же время исходные блочные носители, которые обычно изготавливают из кордиерита, имеют, как правило, удельную поверхность, не превышающую 0,5 м2/г. Этот фактор усложняет как нанесение активного ком- понента, так и обеспечение его дисперсности, отве- чающей определенным параметрам, на поверхности катализатора. Для создания необходимой пористой структуры на поверхности исходных матриц из кера- мических материалов применяют метод нанесения вторичного носителя в виде термически и химически устойчивых оксидов или других систем, отличающих- ся развитой удельной поверхностью. По ряду физико- химических характеристик одним из наиболее пер- спективных материалов, который может быть приме- нен в качестве вторичного носителя, является γ-Al2O3. Однако при температуре выше 600 °С данная форма оксида алюминия переходит в другие кристаллические модификации, которые характеризуются значительно меньшей удельной поверхностью. Оксиды La, Y, Ce и некоторых других редкоземельных элементов способ- ны повышать температуру фазового перехода γ-Al2O3 в иные кристаллические модификации с меньшей Катализ и нефтехимия, 2003, №11 65 удельной поверхностью [21]. Это связывают с образо- ванием высокодисперсных многокомпонентных ок- сидных систем шпинельного типа. Вместе с тем влия- ние на указанный процесс различных ОРЗЭ сущест- венно отличается.. В настоящей работе исследования проведены на образцах керамических блоков сотовой структуры из синтетического кордиерита, который был предвари- тельно синтезирован из смеси природных минералов в виде талька, каолинита и оксида алюминия. Исходные минералы подвергли совместному мокрому помолу в шаровой мельнице до образования гомогенной смеси с размером частиц 3–5 мкм. После помола шликер обез- воживали до остаточной влажности 12–15 %, получен- ную массу экструдировали на вакуум-прессе до брике- тов в виде стержней диаметром 5 мм. После сушки при 150 °С брикеты обжигали в течение 4 ч при температу- ре 1340 °С. Спеки измельчали путем сухого помола в шаровой мельнице до порошка с максимальным разме- ром частиц 20–25 мкм. После смешивания с пластифи- катором керамическую массу экструдировали для по- лучения полуфабрикатов блоков сотовой структуры. Окончательную термическую обработку керамических блоков проводили при температуре 1320 °С в течение 2 ч. Некоторые свойства полученных керамических носителей катализаторов приведены в табл. 1. Таблица 1. Свойства полученных носителей катализа- торов Керамический материал Открытая пористость, % 22–24 Плотность, г/см3 1,90 Температурный коэффициент расширения 20–800 °С, °С⋅10-6 1,0–1,2 Предельная рабочая температура, °С 1200 Керамический блок Размеры блока, мм цилиндрического эллиптического d = 95–100, h= 100–200 dl = 80, db = 170, h = 100–200 Количество каналов в поперечном сечении на 1 см2 49 Размеры канала, мм 1,0 Толщина перемычки между каналами, мм 0,2 Удельный вес, г/см3 0,7 Прочность при сжатии, МПа вдоль каналов поперек каналов 26 15 Вторичным носителем служил γ-Al2O3, стабилизи- рованный смесью ОРЗЭ (CeO2, La2O3, Nb2O3). Исполь- зовали соотношение компонентов в смеси ОРЗЭ, обес- печивающее наибольший эффект повышения термо- стабильности пористой структуры оксида алюминия. В табл. 2 приведены данные, характеризующие порис- тую структуру керамических блочных матриц сотовой структуры в зависимости от состава вторичного носи- теля и температуры термической обработки. Величину удельной поверхности образцов определяли по тепло- вой десорбции аргона. Таблица 2. Генезис удельной поверхности керамических блочных матриц в зависимости от температуры терми- ческой обработки Удельная поверхность (м2/г) при температуре термообра- ботки (°С): Номер образ- ца Вторичный носи- тель, модифици- рующие добавки 550 °С 760 °С 900 °С 1100 °С 1 6 % Al2O3 8,2 4,6 2,1 0,6 2 10 % Al2O3 12,2 7,9 3,3 1,0 3 14 % Al2O3 16,5 9,1 4,2 1,3 4 13 % Al2O3 + ОРЗЭ 14,2 12,1 9,3 3,0 5 12 % Al2O3 + ОРЗЭ 12,0 11,0 9,0 3,0 Из табл. 2 видно, что независимо от содержания ок- сида алюминия повышение температуры термической обработки образцов до 760 °С снижало удельную по- верхность покрытия в 1,7–1,8 раза, до 900 °С – почти в 4 раза (образцы 1–3). При введении в состав покрытия из оксида алюминия модифицирующей добавки в виде ОРЗЭ (образцы 4, 5) термическая стабильность порис- той структуры значительно повышалась. Таким образом, вторичный носитель оксид алюми- ния, стабилизированный ОРЗЭ, обеспечивает форми- рование покрытия на керамических блочных матрицах с сотовой структурой, которое характеризуется разви- той удельной поверхностью и термической устойчиво- стью до 900 °С. Опытные образцы керамических блочных матриц сотовой структуры с предварительно нанесенным по- крытием из оксида алюминия, модифицированного редкоземельными металлами, были использованы для изготовления платино-палладий-рутениевых катализа- торов с общим содержанием благородных металлов 2,6 г/кг при следующим соотношении компонентов: Pt:Pd:Ru = 2:1:0,2. Каталитическое покрытие формировали путем по- следовательного нанесения платиновых металлов. Ре- жим термической обработки подбирали с учетом про- текания реакций взаимодействия платиновых металлов с ОРЗЭ, что, согласно данным работ [16, 19], обеспе- чивало их стабилизацию на поверхности катализатора в виде Men+ и увеличивало термическую устойчивость. Натурные испытания активности опытных образ- цов катализаторов проводили на моторном стенде Ла- боратории горения Пенсильванского государственного университета (США). Использовали одноцилиндро- вый дизельный двигатель непрямого впрыска с рабо- чим объемом 0,9 л. При скорости вращения двигателя 2200 об/мин номинальная мощность составляла 11,2 кВт. Каталитический блок объемом 0,9 л был установ- 66 Катализ и нефтехимия, 2003, №11 лен в трубопроводе выхлопа в специальной кассете, предоставленной компанией "Johnson-Matthey". Сред- нее значение объемной скорости газового потока со- ставляло 100 тыс. ч-1. Испытания были проведены в реальном режиме работы двигателя. Результаты иссле- дований представлены табл. 3. Таблица 3. Результаты испытаний катализаторов Степень очистки (%) от Температура, °С СО NOx CxHy 170 230 280 370 420 450 0 9 62 95 96 97 30 42 42 95 99 99 2 10 40 90 95 99 Из табл. 3 следует, что процесс очистки начинается при температуре 170 °С, а при 420–450 °С достигается практически полное превращение всех удаляемых компонентов. Особое внимание обращает на себя вы- сокая степень очистки газовых выбросов от оксидов азота, поскольку объемная концентрация кислорода в выбросных газах дизельного двигателя находится в пределах 4–6 %. Продолжительные испытания показали, что со вре- менем эффективность очистки снижается вследствие осаждения частиц сажи: при температуре, развиваю- щейся в нейтрализаторе, сажа не сгорает, а катализатор постепенно насыщается углеродом. На моторных стендах ПО "Завод им. Малышева" (г. Харьков) были проведены испытания системы катали- тической нейтрализации с удалением сажи из отрабо- тавших газов дизельного двигателя. Для этого перед каталитическим нейтрализатором устанавливали саже- вый фильтр, выполненный в виде блока сотовой струк- туры из кордиерита с попеременно закрытыми ячей- ками, что обеспечивало фильтрацию сажи на стенках блока. После забивки сажевого фильтра поток отрабо- танных газов переключали на свежий фильтр, установ- ленный параллельно. Использовали двухцилиндровый двигатель 2ДТ с рабочим объемом 1,0 л. Объем каталитического блока соответствовал величине рабочего объема двигателя и составлял 1,0 л. Эффективность работы катализатора оценивали по снижению концентрации монооксида углерода и оксидов азота. Результаты испытаний обобщены и представлены в виде диаграммы (рисунок), из которой видно, что са- жевый фильтр обеспечивает уменьшение концентра- ции сажи в среднем на 65 %. Такая степень очистки от сажи достаточна для устойчивой работы катализатора. Рис. Степень очистки (%) отработавших газов двигателя 2ДТ при установке сажевого фільтра: ΔД – снижение уровня дымности; ΔСО – уменьшение концентрации монооксида углерода; ΔNOx – снижение концентрации оксидов азота С повышением температуры степень очистки газов от монооксида углерода растет и при 300–385 °С ката- лизатор обеспечивает практически полное окисление этой примеси. В процессе очистки от оксидов азота отмечено некоторое снижение эффективности катали- затора при повышении температуры. Это может быть связано с тем, что при увеличенных нагрузках на дви- гатель происходит как повышение температуры отра- ботавших газов, так и увеличение содержания кисло- рода, объемная концентрация которого у данного типа двигателя достигает 8–10 %. Таким образом, показано, что за счет введение мо- дифицирующих добавок в виде ОРЗЭ можно значи- тельно повысить термическую устойчивость вторич- ного носителя на основе γ-Al2O3. Эти соединения так- же способствуют расширению “окна бифункциональ- ности” платино-палладий-рутениевого катализатора в процессе очистки газовых выбросов ДВС, что прояв- ляется в достижении высокой степени очистки от NOx даже при избыточной концентрации кислорода. Работа выполнена при поддержке Научно- Технологического Центра в Украине (проект № 1586). Литература 1. Фаррауто Р.Дж., Хек Р.М., Кинетика и катализ, 1998, 39 (5), 646. 2. Berndt M., Landri P. Catal. Toyday, 2002, 75, 17. 3. Fino D., Russo N., Badini C. EuropaCat-V, Sept.2001, Limerick, Ireland, Abstracts, Book 3,, 7.Р-07. 4. Heck R., Farrauto R., Catalytic Air Pollution Control: Commercial Tehnology, Now-York, Van Nostrand Reinhold, 1995. 5. Iwamoto M.I., Yahiro H., Shundo S. et al., Appl. Catal. B., 1991, 69 (2), 15. 0 20 40 60 80 100 % 65 74 94 98 90 76 60 t= 25 0 o C t= 30 0 o C t= 38 5 o C t= 25 0 o C t= 30 0 o C t= 38 5 o C ΔД ΔСО ΔNОx Катализ и нефтехимия, 2003, №11 67 6. Hamada H., Kintaichi Y., Sasaki M. et al., Ibit, 1990, 64, (1), 1–4. 7. Hamada H., Kintaichi Y., Sasaki M. et al., Ibit, 1991, 75 (1), 1. 8. Sato S., Yu-u Y., Yahiro H. et al., Ibit, 1991, 70 (1), 1. 9. Montreni C.N., Shelef M., Ibit ,1992, 1 (1),1. 10. Орлик С.Н., Теорет. и эксперим. химия, 2001, 37 (3), 133. 11. Held W., Ronig A., Pat., 3642018 A1, DE, Publ. 25.06.87. 12. Kramer R., Weser W., Hoffman E. et al., Pat., 3735151 A1 DE, Publ. 21.04.88. 13. Akama H., Matsushita K., Catal. Surv. Jap., 1999, (3), 139. 14. Iwamoto M., Stud. Surf. Sci. Catal., 2000, 130, 23. 15. Rashidzadeh M., Peyrovi M.H., Mondegarian R., React. Kinet. and Catal. Lett., 2000, 69 (1), 115. 16. Дроздов В.А., Цырульников П.Г., Пестряков А.Н. и др., Кинетика и катализ, 1988, 29 (2), 484. 17. Дроздов В.А., Григорьев Е.И., Колосов П.Е. и др., Там же. 1988, 30, (2), 422. 18. Yao H.C., Yo Yao Y.F., J. Catal., 1984, 86 (2), 254. 19. Takeshi Miki, Takao Ogava, Masaaki Haneda, J. Phys. Chem., 1990, 94 (9), 6464. 20. Tuti. S., Pepe F., Pietrogiaconu D. еt al., EuropaCat- V. Sept.2001, Limerick, Ireland, Abstracts, Book 3, 7-P-68. 21. Иванова А.С., Мороз Э.М., Полякова Г.А., Ки- нетика и катализ, 1994, 35 (5), 786. Поступила в редакцию 17июля 2002 г. Каталізатори очистки газових викидів дизельних двигунів С.О. Соловйова, А. Беймань, В.М. Павліковв, Є.П. Гармашв, Я.П. Курилецьа, О.А. Шамрайв, І.В. Плескачв а Інститут фізической хімії ім.Л.В.Писаржевського НАН України, Україна, 03039 Київ, просп. Науки, 31; факс: (044) 265-6216; бПенсильванський державний універсітет, США, 16802-2308, Пенсільвания, Університетський Парк, Академічне містечко, будівля 405; факс: 814-863-8892; вІнститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Україна, 03142 Київ, вул. Кржижанівського, 3; факс: (044) 424-21-31 Наведено результати досліджень синтезу керамічних блочних носіїв сотової структури із кордієриту і розробки на їх основі каталізаторів очистки газових викидів дизельних двигунів. Встановлено, що за рахунок модифікування вторинного носія γ-Al2O3 оксидами рідкісноземельних металів (CeO2, La2O3, Nb2O3) можна істотно підвищити термічну стійкість покриття на основі оксиду алюмінію. Ці сполуки також сприяють розширенню ”вікна біфункціональності” платино-паладій-рутенієвих каталізаторів. Розроблені каталізатори забезпечують очистку газових викидів від монооксиду вуглецю на 94–98 %, від вуглеводнів – на 95–99 %, від оксидів азоту навіть за наявності надлишкових концентрацій кисню – на 76–99 %. Diesel gaseous exhaust clearing catalysts S.A. Soloviova, А. Boehmanb, V.N. Pavlikovc, Е.P. Garmashc, J.P. Kuriletsa, А.А. Shamrayc, I.V. Pleskachc aL.V. Pisarzhevsky Institute of Physical Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, 31, Prosp. Nauky, Kyiv, 03039, Ukraine, Fax: (044) 265-6216; bThe Pensylvania State University, 405 Academic Activities Bldg. University Park, PA 16802-2308, USA, Fax: 814-863-8892; cI.M. Francevich Institute for Problems of Materials Science National Academy of Sciences of Ukraine, 3, Krzhyzhanovsky Str., Kyiv,03142, Ukraine; Fax: (044) 444-2131 The results of investigations on synthesis of ceramic monolytic carriers with cellular structure from cordierite and development on their basis of catalysts for diesel gaseous exhausts clearing are given. It has been ascer- tained that due to the modifying of γ-Al2O3 as a secondary carrier by oxides of rare-earth metals (CeO2, La2O3, Nb2O3) it is possible to increase essentially thermal stability of an aluminum oxide coat. These compositions also promote expansion of ”bifunctionality window” of platinum-palladium-ruthenium catalysts. The results of bench tests have shown that the developed catalysts provide clearing gaseous exhausts from carbon monoxide up to 94–98 %, from hydrocarbons on 95–99 %, from nitrogen oxides up to 76–99 % even at the presence of oxygen excess concentrations.

Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей

Institution

Ähnliche Einträge