Писах един доклад за дизелови катализатори за университета. На мен ми беше много интересно, може и на някой друг да му е интересно
КАТАЛИТИЧНИ НЕУТРАЛИЗАТОРИ ЗА ДИЗЕЛОВИ ДВИГАТЕЛИ
Каталитичните неутрализатори, в практиката наричани катализатори, като средство за намаляване на вредните съединения в отработилите газове, са използват от 80-те години на миналия век. В тях, чрез химична реакция и висока температура въглеродния окис, въглеводородите и азотните окиси се превръщат в безвредни въглероден диоксид, вода и азот, като за окисление на първите две се използва кислорода от азотните окиси. Тези редуктори са ефективни при горивни смеси близки да стехиометричните, поради липсата на свободен кислород в тях.
При дизеловите двигатели, работещи с излишък на въздух, въглеродния окис и въглеводородите предпочитат да реагират с кислорода от въздуха, като се редуцират дo безвредни съединения, но в отработилите газове остават силно отровните азотни окиси.
Премахването на азотните окиси е възможно по два основни начина: чрез акумулиращ катализатор (NSC) или чрез технологията Selective Catalytic Reduction (SCR).
В исторически план първи при дизеловите двигатели се прилагат акумулиращите катализатори.
Системата с акумулиращ катализатор се състои от оксидиращ катализатор, акумулиращ катализатор, датчици и управляващ модул.
(Фиг.1)
Действието на оксидиращия катализатор е да превърне въглеродния оксид във въглероден диоксид, въглеводородите във вода, а азотния моно оксид в диоксид, понеже само диоксида може да се съхранява директно в акумулиращия катализатор.
(Фиг.2)
Акумулиращия катализатор понижава азотните окиси в две основни фази:
Фаза на натрупване. По време на тази фаза азотните окиси се свързват обратимо с химическите съединения, с които е покрит катализатора ( напр. Бариев карбонат ).
BaC0_3+2N0_2+1/20_2↔BA(N0_3 )_2+C0_2
Натрупването трае от 30 до 300 сек, като момента на насищане се определя от управляващия модул чрез датчиците преди и след катализатора.
Фаза на регенериране. Това е периодичното отстраняване на натрупаните азотни окиси и превръщането им в безвреден азот. Очистването отнема между 2 и 10 сек. Превръщането в тази фаза, също като при трипътните катализатори, става чрез веществата, които се съдържат в изгорелите газове по време на работа на двигателя с богата смес.
Ba(N0_3 )_2+3CO→BaC0_3+2NO+2C0_2
2NO+2CO→N_2+C0_2
Работа с богата смес може да се получи или чрез изместване на процеса горене по- близо до такта изпускане, или чрез дроселиране на постъпващия въздух. И двата начина са лесно осъществими при съвременните системи за управление на двигателите. Условието е по време на превключване между бедна и богата смес двигателя да остане напълно функционален без чувствителна промяна на показателите му.
Фазата на превръщане трябва да е с най- малката възможна продължителност, в сравнение с фазата на натрупване.
SCR
За разлика от NSC процеса Избирателната каталитична редукция протича постоянно и не пречи на работата на двигателя. Този процес предлага възможността за едновременно понижаване на вредните емисии и разхода на гориво, докато NSC процеса води до по- висок разход на гориво.
Тази технология се основава на редуциране на азотните оксиди чрез добавяне към отработилите газове на определени химични съединения, които предпочитат да реагират с кислорода от азотните оксиди, вместо с този, съдържащ се в отработилите газове.
(Фиг.3)
Най- подходящ за целта е амонякът. От съображения за сигурност амонякът не може да се използва в чист вид, но може да се получи от безвредни вещества като уреята, която се произвежда в индустриални количества като тор и фураж.
И тук преди основния, селективен, катализатор се поставя оксидиращ.
Химичния агент се впръсква дозирано в селективния катализатор. Преди да започне същинската реакция, уреята на две фази образува амоняк и въглероден диоксид.
Амонякът реагира в селективния катализатор според следните уравнения:
4NO+4NH_3+O_2→4N_2+6H_2 O
NO+NO_2+2NH_3→2N_2+3H_2 O
6NO_2+8NH_3→7N_2+12H_2 O
При ниски температури (<300°) превръщането обикновено се осъществява по втората реакция, като за това е нужно съотношението NO_2:NO да е около 1:1. При тези условия реакцията може да протече при температури 170-200°.
Ако бъде предозиран редуциращия агент това може да доведе до изпускането на нереагирал амоняк, който е със силна миризма. Това се избягва чрез поставянето на допълнителен оксидиращ катализатор след селективния. Този блокиращ катализатор оксидира остатъчния амоняк до азот и вода. Все пак най- важно е правилното дозиране на редуциращия агент.
Съвременните SCR катализатори постигат степен на превръщане на NO_x>50% само при температури от над 250°С. По- добри степени на превръщане се постигат при температури 250-450°С. Настоящите научни изследвания се съсредоточават върху разширяване на температурния интервал и най- вече върху оптимизиране на работата при ниски температури.
Тема: Катализатори за дизелови автомобили (Прочетена 8790 пъти)